低分子量聚苯醚的合成研究.pdf

西北工业大学
硕士学位论文
低分子量聚苯醚的合成研究
姓名:李宁
申请学位级别:硕士
专业:材料物理与化学
指导教师:王汝敏
20050201
匕口二七夕‘学‘斑,七仑夕二
摘要
本文采用一二甲基苯酚溶液氧化偶合聚合的工艺方法,合成
作为线路板基材的低分子量的聚苯醚。主要研究了一二甲基苯酚溶
液氧化偶合聚合的反应机理,催化剂配制温度、聚合反应的时间和温度、单
体浓度、催化剂用量、催化剂中铜胺比对聚苯醚分子量、产率和副
产物二苯酮含量的影响。确定了最佳的工艺条件在℃下通入
的搅拌情况下,在甲苯溶剂中加入、二乙胺
,催化剂中胺铜比为,保持通入,然后将
一二甲基苯酚的甲苯溶液滴加到反应容器中,保持
并持续通氧。再加入适量甲醇使聚苯醚沉淀。等反应结束后,将所得絮状沉
淀产品过滤,洗涤再沉淀过滤后,经干燥得到粉状产品。在此优化的聚合条
件下,合成了特性粘数【值为,玻璃化温度℃的低分子
量聚苯醚口
关键词聚苯醚氧化偶合聚合低分子量络合催化剂
健少匕工吃月卜口七仑七抽冬
话目匕』二启比夕砚三护石目士仑,孟第一刃二前宫
第一章前言
聚苯醚,简称的全称为聚一二甲基一苯醚
是美国通用电器公司于上世
纪年代中期开发的热塑性树脂,属五大通用工程塑料。具有优良的物
理机械性能、耐热性和电气绝缘性。它的吸湿性低,强度高,尺寸稳定性好,高温
下耐蠕变性是所有热塑性工程塑料中最优的。目前,共混改性是聚苯醚最重
要的改性措施。共馄改性具有优异的综合性能,被广泛用于汽车工业、
电子电气、办公机械、精密器械、纺织器材等许多领域’一。
在聚苯醚共混改性技术中较为重要的是其与环氧树脂的共混物。对于环
氧树脂,可增强其断裂韧性,电性能,减少吸湿性,控制收缩率,保持好的
热机械性能,从而应用于复合材料,芯片封装,涂料。
特别是在高性能线路板行业,聚苯醚具有相当大的应用前景。
作为共混组分,它有效地改进了普通线路板基材如环氧、酚醛树脂暴露出的
介电性能低劣、耐热性不佳、热膨胀率偏高、耐湿性差等缺陷。特别是低分
子质量树脂不仅能够提高树脂浸润性,实现室温浸渍,极大改善模压时
的树脂流动性,而且不需要原料的预官能化。采用较小分子量的对
环氧树脂进行改性时,能相对较快地溶于一定温度下的液态环氧树脂中
得到粘度适当的体系,改善对增强材料的浸渍性,提高粘接片的流动性,因
而可以实现具有良好加工性能的高含量的环氧树脂休系。固化后体
系的耐热性、介电性能及断裂韧性较佳。因此,制取低分子量的聚苯醚具有
很重要的现实意义。
本课题的目标是为研制出分子量小,工序简单,成本低的聚苯醚树脂。
由于与环氧树脂的混容性由其分子量决定,分子量越高,其混容难度也越大。
因此如何制得低分子量的混容性好的是本课题的关键。本文将根据
一二甲基苯酚氧化偶合聚合的机理,研究了其聚合反应的温度,反应进行时
间、氯化亚铜和二乙胺的配比,单体浓度,催化剂体系的选择和用量等对聚
合反应的影响,得到了制备低分子量混容性好的的较好工艺,确定了单
叮」七二二也口吮州‘名口二论七,店一幸前宫
体和催化剂的用量,产品的性能是比较满意的。
叮」匕二‘习七吮绷祠咚匕七仑,二布二二索文献灿之
第二章文献综述
概述
聚苯醚,简称的全称为聚一二甲基一苯醚
。聚苯醚是一种热塑性树脂,属五
大通用工程塑料。聚苯醚具有较高的热稳定性、耐化学腐蚀性和优异的电性
能。因此被广泛用于汽车工业、电子电气、办公机械、精密器械、纺织器材
等许多领域。的工业生产是上世纪年代开始发展的,美国通用电器公
司首先进行了生产的开发研究,并迅速开发出一系列产品。在国
内,从世纪年代初开始了研究树脂合成工艺与技术,目前北京化
工研究院等单位己实现小规模工业化生产。到年,世界树脂的总产
量达到万吨。
聚苯醚的结构和性能‘
聚苯醚的结构
聚苯醚的主链中含有大量的酚基芳香环,并且由于二个甲基封闭了两个
邻位的活性点,造成分子链本身具有较高的刚性和分子间有高的凝聚力。氧
原子与苯环处于一二共扼状态,使氧原子提供的柔顺性受到二个甲基的苯环
影响而大大降低,因此聚苯醚有较高的热稳定性和耐化学腐蚀性。
由于链的刚性大,分子链间作用力强,使聚苯醚再受力时的形变减小,
尺寸稳定,并阻碍了大分子的结晶和取向。而当受外力强迫取向后,又不易
松弛,制品中残余的内应力难以自行消除,易产生应力开裂。
聚苯醚的分子结构中无任何可水解的基因。使其具有十分突出的耐水性,
即使将它放入沸水中后其拉伸强度,伸长率和冲击强度都没有明显下
降。此处由于分子链无显著极性,因而电绝缘性也很好。
叮」