含全氟丁基磺酰亚胺侧链聚磷腈的合成及性能研究

【摘要】：聚磷腈是一类氮原子和磷原子交替连接形成的聚合物,由于磷原子所连的取代基的不同,而具有不同的性质,因而具有广泛的用途,如阻燃材料、特种橡胶、电子材料等, 但将聚磷腈作为强酸性高分子载体的研究很少。 由于全氟烷基磺酰亚胺的超强酸性,使含全氟烷基磺酰亚胺基团的物质在固体电解质以及催化等方面具有潜在的应用, 将全氟烷基磺酰亚胺负载到有机高分子上引起了人们极大的兴趣。本论文工作以聚磷腈为高分子载体,在上面接入全氟丁基磺酰亚胺,制得了一种新型的含全氟丁基磺酰亚胺侧链的聚磷腈。 本文以NH_4Cl 和PCl_5为原料,制得N_3P_3Cl_6, 经热开环聚合,所得的聚二氯磷腈与苯酚钠发生取代反应,得到聚酚氧磷腈,再将聚酚氧磷腈进行氯磺化,在苯环上接上磺酰氯基团,然后与全氟丁基磺酰胺反应,制得了全氟丁基磺酰亚胺侧链的聚磷腈。对各步反应的反应条件及影响因素进行了研究,并通过IR 、~1H NMR 、~(19)F NMR、GPC 、TGA 等手段对产物的结构及性能进行了表征。 该全氟丁基磺酰亚胺侧链聚磷腈高分子具有很强的酸性和吸湿性,在一些极性有机溶剂中可溶,具有良好的成膜性。热分析结果表明, 全氟丁基磺酰亚胺侧链的热分解温度为180℃,较聚苯乙烯磺酸树脂有很大改进。该高分子对乙酸与丁醇的酯化反应有较好的催化效果。