芳香族聚酰亚胺合成新方法与新型高性能聚合物材料
批准号:
51473002
项目类别:
面上项目
资助金额:
100.0 万元
负责人:
宛新华
依托单位:
学科分类:
E0301.高分子材料制备
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
章斐、王恒、李娜、王荣、赵志远、姚斌、王文宾、李肖夫
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中文摘要
聚酰亚胺是涉及经济建设、科技进步、社会发展和国家安全等众多领域的不可或缺的战略物质和重要基础材料。由于不熔不溶导致的成型加工困难,先合成可加工性好的前驱体聚合物,然后制备实用制品和高温环化是芳香族聚酰亚胺工程化最常用的工艺路线,但存在着前驱体溶液不稳定、高温环化时主链易降解、小分子副产物的脱除会产生结构缺陷等问题,制约了其潜在性能的充分发挥。该课题拟基于申请人最近发现的一个酰亚胺化新反应,建立芳香族聚酰亚胺合成的新途径和新单体体系,从根本上克服现有合成工艺的固有缺点。采用实验研究与理论计算相结合的方法深入、系统地研究新亚胺化反应的机理、动力学及适用范围,了解前驱体聚合物的合成和亚胺化过程中链结构和聚集态结构形成及演变的规律,掌握有效的调控手段。设计、合成液晶性前驱体聚合物,获得力学性能优异的聚酰亚胺材料,形成自主知识产权,为发展我国独特的高性能聚酰亚胺材料结构设计和可控制备理论奠定基础。
英文摘要
Polyimides are strategic and fundamental raw materials indispensable to economic construction, progress in science and technology, social development, and national security. The preparation of aromatic polyimides is frequently accomplished by a two-stage process due to their insoluble and infusible property. The first stage involves an amidation reaction carried out in a polar aprotic solvent to produce a high-molecular-weight poly(amic acid). Processing of the polymer into the desired physical form of the final product can be accomplished only prior to the second stage, where the poly(amic acid) is cyclodehydrated to the polyimide by heating at high temperatures. This process endures several drawbacks. The poly(amic acid) is prone to hydrolytic cleavage and has relatively poor storage stability unless kept cold and dry during storage. The second-stage solid-state cyclization reaction may cause decomposition of polymer main chain. And the removal of low molecular mass by-products produces defects. All these provent the full achievement of potential advantages of polyimides. In this project, we plan to development a novel synthetic route to aromatic polyimides based on a new imidization reaction we found recently. By a combination of practical study and theoretical calculation, the reaction mechanism, kinetics and compounds suitable for this reaction will be investigated.The formation, transition, and mediation of chain structure and condensed state structure of precursor polymers during polycondensation and imidization will also be studied. Liquid crystalline precursor polymers will be designed and prepared to obtain polyimides with high strength and high modulus as well as proprietary intellectual property rights. The implementation of this project will lay the foundations of developing a unique theory for the structure design and controlled preparation of high performance polyimides.
利用经典的克莱森重排反应,在芳香、半芳香聚酰胺主链芳环上同时引入极性羟基与不饱合烯丙基,研究了其作为上浆剂改善芳纶增强橡胶、环氧树脂复合材料界面结构的性能。基于申请人发现的一个酰亚胺化新反应,提出芳香聚酰亚胺合成的新途径和新单体体系,部分克服现有合成工艺的固有缺点。采用实验研究与理论计算相结合的方法,研究了该亚胺化反应的机理和动力学,了解了前驱体聚合物亚胺化过程中链结构和聚集态结构形成及演变的规律。设计、合成了溶解性较好的前驱体聚合物和芳香聚酰亚胺,根据新单体体系的结构特点和反应活性,进行低温溶液缩聚反应;系统研究了反应动力学和链结构的生长机制和调控手段,发展了适合新型芳香族聚酰胺分子量、分子量分布及链结构表征的方法,制备出性能稳定的新型前驱体聚合物。研究亚胺化反应机理和动力学,了解温度、气氛组成、催化剂、前驱体颗粒尺寸等条件的影响;探讨前驱体在溶液中的稳定性及亚胺化前后聚合度的变化,建立调控亚胺化反应过程和表征聚合物结构的方法。设计、合成了两类具有代表性的含有多个甲基的芳香族聚酰胺前驱体,将其制备成液晶溶液,并进行液晶纺丝,得到含甲基的芳香族聚酰胺纤维,经过热处理将其转化为聚酰亚胺纤维,得到有序度高的新型聚酰亚胺纤维,初步优化了单体和聚合物的结构。探索纺丝过程凝胶化、相转变机理和影响因素;研究了化学结构对聚合物链间相互作用、链堆积和聚集态结构的影响。分析了初生薄膜、初生丝受热亚胺化反应动力学,探讨温度、时间、外加张力等的影响。为发展我国独特的高性能聚酰亚胺材料结构设计和可控制备理论奠定基础。发表3篇SCI收录论文,获授权3件中国发明专利,新申请4件中国发明专利;作为会议主席主办Symposium on Asymmetric Polymerization and Chiral Functional Materials国际学术会议;在国际、国内学术会议各作邀请报告2次。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Synthesis and Characterization of Novel Semiaromatic Copolyamides Bearing Both Polar Hydroxyl and Unsaturated Allyl Substituents
带有极性羟基和不饱和烯丙基取代基的新型半芳族共聚酰胺的合成与表征
DOI:10.1002/pola.28405
发表时间:2017-02
期刊:Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry
影响因子:--
作者:Wang Wenbin;Qi Xiang;Zhang Fei;Zhu Yingdan;Wan Xinhua
通讯作者:Wan Xinhua
Aqueously soluble semi-aromatic copolyamides with dual-functional groups as sizing agent
水溶性双官能团半芳香族共聚酰胺作为施胶剂
DOI:10.1002/app.47132
发表时间:2019-03-05
期刊:JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE
影响因子:3
作者:Qi, X.;Wang, W.;Zhang, F.
通讯作者:Zhang, F.
Synthesis and Properties of Poly(p-phenylene terephthalamide) Bearing Both Polar and Unsaturated Substituents Introduced via Claisen Rearrangement Reaction
克莱森重排反应引入极性和不饱和取代基的聚对苯二甲酰对苯二胺的合成及性能
DOI:10.1002/pola.28072
发表时间:2016-07-01
期刊:JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART A-POLYMER CHEMISTRY
影响因子:--
作者:Wang, Wenbin;Qi, Xiang;Wan, Xinhua
通讯作者:Wan, Xinhua
结构识别聚合物的量身定制实现形成外消旋晶体手性化合物的直接结晶拆分
- 批准号:52333008
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:230万元
- 批准年份:2023
- 负责人:宛新华
- 依托单位:
基于卤键的螺旋聚乙炔手性固定相的制备和对映选择性分离性能
- 批准号:52273002
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:53万元
- 批准年份:2022
- 负责人:宛新华
- 依托单位:
螺旋聚合物手性材料的分子设计、多级结构调控及性质与功能
- 批准号:51833001
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:301.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:宛新华
- 依托单位:
新型高分子对映体选择性结晶抑制剂的设计、合成与手性拆分性质
- 批准号:21674002
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:宛新华
- 依托单位:
旋光性聚合物不对称反应催化剂的设计、合成与性能
- 批准号:21274003
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:81.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:宛新华
- 依托单位:
新型螺旋链光学活性乙烯基聚合物的设计与合成
- 批准号:21074001
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:38.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:宛新华
- 依托单位:
近红外波段吸收/发光聚合物的合成、结构与性能
- 批准号:20834001
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:200.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:宛新华
- 依托单位:
由逐步聚合反应和可控自由基聚合反应联用合成新型瓶刷形高分子
- 批准号:20774001
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:34.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:宛新华
- 依托单位:
基于小分子凝胶因子的手性有序分子聚集体的制备、结构调控和高分子化
- 批准号:20674001
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:宛新华
- 依托单位:
螺旋选择性自由基聚合反应研究
- 批准号:20274001
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:宛新华
- 依托单位:
国内基金
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