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苯并二（Z）唑改性kevlar和羟基肽键改性PBZ新单体的合成与应用

苯并二（Z）唑改性Kevlar和羟基肽键改性PBZ新单体的合成与应用

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作者：刘伟利浙江工业大学

学位级别：硕士

kevlar纤维和PBZ纤维是目前广泛应用的高性能有机纤维,具有高强度、耐高温和优异的力学性能,但各自都存在不足之处,如抗压性能和复合粘结性能较差。本文以进一步提高纤维的力学和抗压复合粘结性能为目标,设计出苯并二（Z）唑改性 Kevla... 详细信息

kevlar纤维和PBZ纤维是目前广泛应用的高性能有机纤维,具有高强度、耐高温和优异的力学性能,但各自都存在不足之处,如抗压性能和复合粘结性能较差。本文以进一步提高纤维的力学和抗压复合粘结性能为目标,设计出苯并二（Z）唑改性 kevlar和羟基肽键改性PBZ纤维的新聚合物,并对新聚合物单体的合成与工艺进行优化。首先,（1）以对苯二胺和间苯二胺为原料经硫氰酸铵的缩环合反应合成了苯并二（Z）唑改性kevlar的单体:反式-苯并二噻唑-2,6-二胺（TBTDA）和顺式-苯并二噻唑-2,6-二胺（CBTDA）,并系统探索了其合成条件,产品纯度经精制达到聚合级。同时探索了以对苯二胺和氰酸钠为原料制备顺式-苯并二噁唑-2,6-二胺（CBODA）的新工艺,对其进行工艺优化,并应用于kevlar纤维的苯并二（Z）唑改性。（2）创新地提出了高性价比纤维聚6-羟基-2,5-苯并噁唑（H-PBO°）的合成路线,系统的研究其所需的AB型新单体2,4-二羟基-5-氨基苯甲酸（DHABA）的合成:以2,4-二羟基苯甲酸（DHBA）和2,4-二氯-5-硝基苯甲酸（DCNBA）为原料分别经过硝化还原和水解还原两条路线制备DHABA的工艺,结果表明:DCNBA经水解、还原合成DHABA的工艺路线最具优势,为羟基改性PBO（聚对苯撑苯并二噁唑）纤维的研究奠定了新单体基础。其次,对肽键改性PBZ新单体:5-巯基苯并噻唑-2,6-二胺（MBTDA）和6-羟基苯并噁唑-2,5-二胺（HBODA）以及中间体4-甲氧基-5-硝基邻苯二胺（MNPD）的合成进行探索,实现了以1,5-二氯-2,4-二硝基苯为原料经单氨解和醇解先制得2,4-二硝基-5-甲氧基苯胺（DNMBA）,再经多硫化钠选择性单还原合成MNPD的路线,并对其工艺进行了初步优化。而肽键改性PBZ新单体HBODA和MBTDA的合成难度较大,更有待进一步的研究。最后,探索了苯并二（Z）唑在改性kevlar纤维和羟基在改性PBO纤维中的应用,分别制得聚苯并二噻唑对苯二甲酰胺（PBTTA）、聚苯并二噻唑二羟基对苯二甲酰胺（PBTDHTA）、聚6-羟基-2,5-苯并噁唑（H-PBO°）以及H-PBO°与PBO的共聚物H-PBO（链节比1:0.59和 1:2.27）两种。其特性粘数分别为 0.64 dL/g、0.60 dL/g、9.6 dL/g、14.6 dL/g 和 16.1 dL/g,其分解温度分别为 348.0℃、358.1℃、561.9℃、641.6℃和 669.8℃。本文研究的化合物经IR,NMR,MS等定性分析确认。

关键词：改性kevlar的单体改性PBZ的单体苯并二（Z）唑-2,6-二胺 2,4-二羟基-5-氨基苯甲酸 5-羟基（巯基）苯并（Z）唑-2,6-二胺改性共聚物

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