聚对苯撑吡啶并二咪唑(PIPD)的制备与聚合机理探索研究(4)
图1-2 PIPD纤文结构网络示意图
1.4.1应用
（1）航空工业
PIPD纤文可用于航空航天等高科技领域,利用PIPD纤文高比模量和高比强度以及热绝缘性等特点，可制作火箭发动机液态氧容器(10MPa, - 196℃) ；空间飞行器低温绝热支撑材料；人造卫星太阳能面板的衬背板等。
（2）运动器材及各类绳索
用PIPD纤文复合材料制成的曲棍球棒已经问世,它对高速运动球体有良好衰减阻尼特性,质量轻,击球感好，在高尔夫球杆、网球拍、赛艇等方面也有很好应用前景。应用PIPD纤文优良的韧性,抗腐蚀性和抗紫外线特性，可以用于绳索,重载绳索,救捞绳索等。
（3）汽车工业
在汽车方面，目前小型车使用的液化石油气容器多为圆柱形钢瓶，若用PIPD纤文缠绕复合制成汽车用液化石油气容器，使用压力达7MPa、温度为- 43～97℃,而质量仅为同类型钢瓶的10%；若根据汽车空间结构特点将容器制成特殊形状，可有效利用汽车行李厢空间；用单向PIPD纤文增强复合材料制成的汽车用抗冲击加固材料，如宽×高×厚为50mm×30mm×2mm矩形桁条，不仅具有增强汽车结构的作用，而且还能有效吸收汽车被撞击的能量；PIPD还可应用于汽车侧防撞梁及零部件[18]。
1.4.2展望
由于碳纤文具有导电性，作为纤文金属碾压（Fiber Metal Laminates, FML）材料（在厚约0.3mm铝片中嵌入纤文/树脂复合材料碾压而成）在某些方面的应用受到限制，PIPD纤文电绝缘、力学性能优异，有望在某些方面取而代之。纤文还可用于制作防弹装甲、防护纺织品等。虽然PIPD纤文目前还处于研究和试验阶段,真正的实际使用还未见报道。但由于其优越的性能,可望在原子能工业、空间环境、救险需要、航空航天、国防建设、新型建筑、高速交通工具、海洋开发、体育器械、新能源、环境产业及防护用具等许多高技术领域得到广泛的应用[19]。
1.5 本课题要研究或解决的问题
本课题通过采用2,3,5,6-四氨基吡啶（TAP）三盐酸盐单体与2,5-二羟基对苯二甲酸（DHTA）单体首先复合成盐（TD盐），再缩合聚合的方法制备高分子量的聚对苯撑吡啶并二咪唑，通过对数比浓粘度考察其分子量；PIPD的聚合机理研究是指导实验研究的重要手段和实现工业化应用的必然要求，但具体机理未见报道，故采用类似PBI、PBO的研究方法，探索研究PIPD的反应机理，采用合成模型化合物的方法探索研究聚合物杂环的成环机理，为制备更高分子量的聚对苯撑吡啶并二咪唑(PIPD)提供良好的理论基础。
2 PIPD聚合物制备工艺研究
2.1 主要实验原料及仪器
表2-1 主要的实验原料及仪器
名称 生产厂家 备注
2,5-二羟基对苯二甲酸 自制 AR
NaOH 国药集团化学试剂有限公司 AR
TAP•3HCl•H2O 自制 CP
无水乙醇 南京宁试化学试剂有限公司 AR
氯化亚锡 西陇化工股份有限公司 AR
普氮 三乐集团 99.9%
JA2003型电子天平 上海恒平科学仪器有限公司
DF-101B 集热式恒温加热磁力搅拌器 巩义市予华仪器有限责任公司
旋转蒸发器 河南巩义市英峪予华仪器厂
2.2 实验方法
2.2.1 TD盐的制备
称取一定量DHTA、NaOH加入到一个150ml三口烧瓶中，加入约100ml去氧水，得到浅红色透明溶液，用磁力搅拌器搅拌，通入氮气，加热到约50℃，这个过程溶液颜色逐渐转化为红褐色；称取与DHTA等摩尔量的TAP•3HCl•H2O，加入到另一个150ml氮气氛围的三口烧瓶中，用适量氮气去氧水溶解，并加入少量氯化亚锡，得到青灰色悬浊液。通入氮气，用磁力搅拌器搅拌，隔绝氧气加速溶解，将上述TAP盐酸盐溶液迅速加入到前面所述的DHTA钠盐的三口烧瓶中，这个过程伴随强搅拌，氮气氛围，持续反应一定时间，得到青褐色悬浊液。在冰浴条件下（低于10℃），氮气氛围下过滤，先用一定的氮气去氧水清洗，然后再用一定量的氮气去氧无水乙醇清洗，接着用氮气流吹洗一段时间，将得到滤饼用钥匙转移至一小烧杯当中，置于恒温干燥箱中干燥约18小时，反应过程如下所示：