N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺的合成工艺及相关物性研究

论文摘要

马来酰亚胺（BMI）是一种重要的耐热聚合物单体,可与乙烯基单体共聚来制备具有优良耐热性的高分子聚合物材料。N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺（4-HPM）是其中一种具有双官能团的功能性单体,所制备的共聚物具有良好的机电性能和耐热性能,因此在高聚物的化学改性中,尤其在绝缘材料及耐热高分子材料的研制和开发上具有重要的作用。本文采用马来酸酐（MA）和对氨基苯酚（4-AP）作为原料,干氢树脂为催化剂,N,N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,甲苯为带水剂,通过两步法制备4-HPM。为了获得较高产率,通过正交试验设计和单因素实验优化工艺过程。优化结果如下：催化剂加入量为原料总质量的12%,n（MA）：n（4-AP）=1.1:1, VToluene:VDMF=3:1, Tstep 2= 9 hours.粗产品收率为78%,纯度高达97%。最终产品的结构通过FT-IR、NMR等手段进行表征,确认为4-HPM。干氢树脂催化剂未经活化可循环使用3次。循环使用后的失活树脂经活化,其催化活性与新鲜干氢树脂相当。该催化剂具有高选择性,对设备腐蚀性小,便于分离回收,大大降低了设备要求,环境友好,便于贮存和计量,符合化工生产发展方向。本文采用平衡法进行常压固液平衡的研究,对固体N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺在无水乙醇、异丙醇、乙醇+水（v=50%）和异丙醇+水（v=50%）四种溶剂中的溶解度进行了研究。采用两参数方程和三参数方程分别对实验数据进行回归。结果表明,对于以上体系,三参数方程的拟合效果更佳。此外,所得到的N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺在异丙醇溶剂中的溶解度实验结果,为工艺合成4-HPM粗品进行分离纯化提供了数据支持。在常压、温度范围293.15K至318.15K的条件下,采用Ostwald-Sprengel-type比重瓶和Ubbelohbe黏度计对含N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺的二元、三元体系（4-HPM+无水乙醇、4-HPM+乙醇+50%水、4-HPM+异丙醇,4-HPM+异丙醇+50%水,4-HPM+DMF）的密度黏度进行测定,并计算其表观摩尔体积和极限偏摩尔体积。对实验获得的密度和黏度数据分别采用VTF方程进行拟合。计算值和实验值之间的平均标准偏差小于2.5%,表明VTF方程适用于相关体系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺的性质和结构
• 1.2 N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺的现有合成工艺和应用
• 1.2.1 N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺的现有生产工艺
• 1.2.2 N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺的应用
• 1.3 固液相平衡的研究
• 1.3.1 固体在液体中溶解度的测定方法
• 1.3.2 固液相平衡的分子热力学模型
• 1.4 体积和黏度性质的研究
• 1.4.1 密度的测定及其关联
• 1.4.2 黏度的测定及其关联
• 1.4.3 表观摩尔体积的计算
• 1.5 本课题的研究内容和意义
• 第2章 采用干氢树脂作催化剂合成N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 仪器与试剂
• 2.1.2 实验反应原理
• 2.1.3 实验过程及步骤
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 产品分析
• 2.2.2 实验影响因素
• 2.2.3 正交试验设计及结果
• 2.2.4 单因素实验考察
• 2.2.5 物料循环使用情况考察
• 2.3 小结
• 第3章 N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺的溶解度测定和固液相平衡研究
• 3.1 实验方案的确定
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂及仪器
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 实验过程
• 3.2.4 实验方法可靠性的验证
• 3.2.5 实验误差的相关因素控制
• 3.3 实验结果与关联
• 3.3.1 两参数方程
• 3.3.2 三参数方程
• 3.4 小结
• 第4章 含N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺多元体系的体积和黏度性质
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验仪器与试剂
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 实验方法可靠性验证
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 密度测定结果与关联
• 4.2.2 N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺在溶剂中的表观摩尔体积
• 4.2.3 黏度测定结果与关联
• 4.3 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢