N-苯基馬來酰亞胺的合成及應(yīng)用研究.pdf

1、N-苯基馬來酰亞胺俗稱“單馬”，英文名稱為：N-phenyl maleimide、1-Phenyl-1H-pyrrole-2，5-dione、N-phenylmaleic imide、Maleimidobenzene，英文縮寫NPMI，淡黃色片狀晶體，熔點為88～92℃，是近年發(fā)展起來的一種耐熱有機單體，由于它具有五元環(huán)狀平面結(jié)構(gòu)，嵌入高分子鏈中可增加鏈的內(nèi)旋阻力，從而提高材料的耐熱性。目前，NPMI主要用途是作為ABS耐熱改性劑，可以

2、有效地改善ABS樹脂的耐熱性、加工性能、相容性和耐沖擊性能。另外，NPMI還可用作PS、PMMA、PP、PVC等熱塑性塑料的交聯(lián)劑和耐熱改性劑。未見有NPMI改性熱固性樹脂和玻璃鋼的相關(guān)文獻和研究報導(dǎo)。 作者首先綜述了N-苯基馬來酰亞胺的應(yīng)用及研究進展(主要包括耐熱改性劑、光學(xué)原材料、醫(yī)藥中間體、防污劑等)、與乙烯基單體的共聚研究進展(主要包括交替共聚、三元共聚、其他共聚等)、阻燃N-苯基馬來酰亞胺的研究進展(主要包括應(yīng)用、合成

3、等)、各種合成方法的優(yōu)缺點和國內(nèi)外合成研究進展(主要包括一步法、脫酸法、酯化法、共沸法、醋酐法等)。 本論文以順丁烯二酸酐和苯胺為原料，以二甲苯和DMF的混合溶液作溶劑，苯醌為阻聚劑，選擇醋酐法(兩步法)合成NPMI(N-苯基馬來酰亞胺)。產(chǎn)品通過紅外光譜、氣相色譜、核磁共振等進行了表征。在合成N-苯基馬來酰亞胺的研究基礎(chǔ)上，對N-苯基馬來酰亞胺的應(yīng)用進行了研究：與苯乙烯的共聚研究、改性不飽和聚酯樹脂研究、改性不飽和聚酯樹脂型玻

4、璃鋼研究、在粉末消光樹脂中的應(yīng)用研究。對材料的耐熱性能、力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)等進行了表征和研究。研究了N-苯基馬來酰亞胺的Gaussian理論計算。主要研究結(jié)果如下： 1．采用兩步法合成了NPMI(N-苯基馬來酰亞胺)，以順丁烯二酸酐和苯胺為原料，二甲苯和DMF的混合溶液作溶劑，以復(fù)配型催化劑(酸催化型)催化，產(chǎn)品收率可以達到90％，純度達到98.15％。合成N-苯基馬來酰亞胺的最佳工藝條件為：原料摩爾配比(苯胺：順酐)為1:1.

5、2；溶劑(二甲苯：DMF)為20:1；初期反應(yīng)溫度為40～50℃，環(huán)化反應(yīng)溫度為135℃；環(huán)化時間為2h。反應(yīng)體系中過量的順丁烯二酸酐可以通過萃取的方法回收利用。萃取溫度80℃左右，萃取水量約為過量順酐的5倍，順丁烯二酸酐的回收率可以達到80％。 2．N-苯基馬來酰亞胺在苯乙烯中溶解度呈線性關(guān)系。5～35℃溫度范圍內(nèi)，S=0.01t；40～60℃溫度范圍內(nèi)，S=0.42+0.022(t-40)。N-苯基馬來酰亞胺-苯乙烯沉淀聚合

6、的最佳工藝條件為：乙醇作溶劑，引發(fā)劑濃度[BPO]=3×10-3mol/L，單體濃度(單體摩爾比1:1)[NPMI+St]=0.7mol/L，聚合反應(yīng)溫度80℃，聚合反應(yīng)時間5h。轉(zhuǎn)化率可以達到98％。NPMI-St共聚是按交替方式進行的。 3．首次將N-苯基馬來酰亞胺應(yīng)用于不飽和聚酯樹脂體系。N-苯基馬來酰亞胺的引入可以有效提高UP樹脂澆注體的耐熱性。NPMI用量在2～8％范圍內(nèi)，可以將UP樹脂澆注體的熱變形溫度平均提高4～5

7、℃。UP玻璃鋼的熱變形溫度平均提高7～8℃。 4．N-苯基馬來酰亞胺的引入對UP樹脂澆注體的力學(xué)性能有較大的影響。當(dāng)N-苯基馬來酰亞胺用量為2％時，UP樹脂澆注體的拉伸強度最大提高了5.5％，達到67.3MPm N-苯基馬來酰亞胺改性UP玻璃鋼的拉伸強度值最大可以提高6％，達到261MPa。當(dāng)N-苯基馬來酰亞胺用量為6％時，UP澆注體的沖擊強度最大提高了23％，達到8.6KJ/m2。NPMI：改性UP玻璃鋼的沖擊強度值最大可以提

8、高5％，達到310 KJ/m2。 5．首次將N-苯基馬來酰亞胺應(yīng)用于熱固性粉末涂料。引入N-苯基馬來酰亞胺的粉末消光樹脂的Tg控制在70℃左右，甲基丙烯酸縮水甘油酯含量為20％時，涂膜的表觀、附著力、光澤度均達到了無光粉末涂料的質(zhì)量要求，所制得的粉末涂料的涂膜性能最佳，涂膜附著力為1級，光澤度(60°)只有4％。N-苯基馬來酰亞胺的引入提高了涂膜的耐熱老化性能。 6．利用Gaussian 03軟件的B3LYP/6-31G