فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:94
پایان نامه کارشناسی ارشد
شیمی گرایش آلی
فهرست مطالب:
عنوان صفحه
چکیده...................................................................................................................................................................................1
مقدمه....................................................................................................................................................................................2
فصل اول : کلیات و مروری بر پژوهش‌های اخیر
1-1-پلی‌آمیدهای آروماتیک با عملکرد بالا..........................................................................................................................3
1-2-پلی‌آمیدهای آروماتیک تجاری.....................................................................................................................................4
1-3-عوامل موثر در بهبود فرایندپذیری پلی‌آمیدها..............................................................................................................7
1-4-کاربرد پلی‌آمیدهای آروماتیک....................................................................................................................................11
1-5-روش های سنتز پلی‌آمیدهای آروماتیک.....................................................................................................................13
1-5-1- سنتز در محلول‌های با دمای پایین...................................................................................................................13
1-5-2- سنتز در محلول‌های با دمای بالا.......................................................................................................................16
1-5-3- روش های دیگر پلیمریزاسیون.........................................................................................................................19
1-6- مروری بر پژوهش های اخیر..................................................................................................................................20
1-6-1- پلی‌آمیدهای آروماتیک حاوی گروههای CF3 ...............................................................................................20
1-6-2- پلی‌آمیدهای آروماتیک حاوی گروههای نفتالن...............................................................................................38
1-7-هدف پژوهش جاری................................................................................................................................................44
فصل دوم: فصل تجربی
2-1- مواد شیمیایی...........................................................................................................................................................45
2-2- دستگاهوری...........................................................................................................................................................45
2-3- سنتز مونومر...........................................................................................................................................................46
2-3-1- سنتز 5،1- بیس(2-نیترو-4-تری‌فلوئورومتیل‌فنوکسی)نفتالن(BNFPN)..................................................46
2-3-2- سنتز 5،1- بیس(2-آمینو-4-تری‌فلوئورومتیل‌فنوکسی)نفتالن(BAFPN)..................................................47
2-4- سنتز پلی(آمید-اتر)ها............................................................................................................................................48
2-5- تعیین حل پذیری پلیمرها......................................................................................................................................48
2-6- تعیین گرانروی درونی محلول پلیمرها..................................................................................................................49
2-7- سایر آنالیزها..........................................................................................................................................................49
فصل سوم: نتایج و بحث
3-1- سنتز مونومر..........................................................................................................................................................50
3-1-1- سنتز5،1- بیس( 2- نیترو-4-تری‌فلوئورومتیل‌فنوکسی)نفتالن(BNFPN)................................................50
3-1-2- سنتز5،1- بیس(2- آمینو-4-تری‌فلوئورومتیل‌فنوکسی)نفتالن(BAFPN)..................................................54
3-2- سنتز پلی(آمید-اتر)ها............................................................................................................................................59
3-3- بررسی برخی خواص پلیمرها...............................................................................................................................64
فصل چهارم: نتیجه گیری
4-1- نتیجه گیری..........................................................................................................................................................70
پیوست...........................................................................................................................................................................71
فهرست منابع..................................................................................................................................................................74
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 1-1 ساختار پلیمرهای کولار، نومکس و تکنورا..............................................................................................14
شکل1-2 سنتز آرامید ها به روش فسفریلاسیون.......................................................................................................17
شکل1-3 مکانیسم سنتز آرامید ها به روش فسفریلاسیون........................................................................................17
شکل 1-4 واکنش سنتز پلی‌آمیدهای آروماتیک فلوئوردار........................................................................................22
شکل 1-5 دیفرکتوگرام XRD چهار پلی¬آمید فلوئور دار شکل 1-4.......................................................................23
شکل 1-6 ترموگرامهای TGA برای پلیمرهای شکل 1-4......................................................................................24
شکل1-7 طیف های UV-vis مربوط به پلیمرهای‌شکل1-4..................................................................................25
شکل1-8 مراحل سنتز پلی‌آمیدهای فلوئوردار.........................................................................................................26
شکل1- 9 دیفرکتوگرام XRD پلیمرهای شکل1-8.................................................................................................27
شکل 1- 10ترموگرامهایTGA وDSC پلی‌آمید 4b .............................................................................................28
شکل 1-11 طیف های UV-vis پلیمرهای شکل 1-8...........................................................................................29
شکل 1-12 واکنش سنتز پلی‌آمیدهای آروماتیک.....................................................................................................30
شکل1-13 دیفرکتوگرامXRD چهار پلیمرسنتز شده شکل 1-12..........................................................................31
شکل1-14 ترموگرامهای TGA برای پلیمرهای شکل 1-12.................................................................................32
شکل1-15 واکنش سنتز پلی‌آمیدهای آروماتیک......................................................................................................34
شکل 1-16 دیفرکتوگرام XRD پلی‌آمیدهای شکل1-15......................................................................................35
شکل1-17ترموگرامهای TGA پلیمرهای شکل1-15............................................................................................36
شکل1-18 طیف های UV-vis پلیرهای شکل1-15............................................................................................37
شکل1-19 واکنش سنتز پلی‌آمید های آروماتیک ..................................................................................................39
شکل1-20 دیفرکتوگرام دو پلیمر PAEb و PAEa.............................................................................................40
شکل1-21 ترموگرام های TGAوDSC پلیمرهای شکل1-15............................................................................41
شکل 1-22 واکنش های سنتز پلی‌آمیدهای حاوی گروه های نفتالن......................................................................42
شکل 1- 23 ترموگرام TGA مربوط به پلیمر BPM-TPC.................................................................................43
شکل 3-1 واکنش تهیه BNFPN..........................................................................................................................50
شکل 3-2 BNFPN تهیه شده در آزمایشگاه........................................................................................................51
شکل 3-3 طیف FT-IR 5،1- بیس( 2- نیترو- 4- تری فلوئورومتیل فنوکسی) نفتالن......................................52
شکل 3-4 طیف 1H-NMR 5،1-¬ بیس (2- نیترو-4- تری فلوئورومتیل-فنوکسی) نفتالن ..................................53
شکل 3-5 طیف 13C-NMR1، 5-¬ بیس (2- نیترو-4- تری فلوئورومتیل-فنوکسی) نفتالن.................................54
شکل 3-6 واکنش تهیه BAFPN..........................................................................................................................55
شکل 3-7 BAFPNتهیه شده در آزمایشگاه........................................................................................................55
شکل 3-8 طیف FT-IR 1،5-¬ بیس(2- آمینو-4- تری فلوئورومتیل¬فنوکسی) نفتالن.........................................56
شکل 3-9 طیف 1H-NMR 1،5-¬ بیس(2- آمینو-4- تری فلوئورومتیل¬فنوکسی) نفتالن....................................57
شکل 3-10 طیف 13C-NMR 5،1- بیس(2- آمینو-4- تری فلوئورومتیل-فنوکسی) نفتالن...............................58
شکل 3-11 مکانیسم پلیمریزاسیون تراکمی به روش فسفریلاسیون برای تهیه پلی(¬آمید- اتر)ها..........................59
شکل 3-12 دی اسیدهای استفاده شده برای سنتز پلی(آمید-اتر)ها.......................................................................61
شکل 3-13 واکنش سنتز BAFPN/2,6-PDA...................................................................................................61
شکل 3-14 ساختار چهار پلی(اتر-آمید) سنتز شده................................................................................................62
شکل 3-15 طیف FT-IR مربوط به پلیمر BAFPN/2,6-PDA......................................................................63
شکل 3-16 تصاویرSEM مربوط به پلیمرهای TPA/ BAFPNو 2,5-PDA/ BAFPN .............................66
شکل3-17 دیفرکتوگرام XRD پلیمرهای BAFPN/2,6-PDA و BAFPNTPA.........................................67
شکل3-18 ترموگرام DSC پلیمرBAFPN/2,6-PDA ....................................................................................68
شکل3-19 ترموگرام TGA پلیمرBAFPN/2,6-PDA ....................................................................................69
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول 1-1 ساختار شیمیایی و داده های حرارتی برخی از انواع پلیمرهای آروماتیک با کارایی بالا............................... 6
جدول 1-2 ساختارهای شیمیایی مناسب برای بهبود فرایندپذیری پلیمر...........................................................................8
جدول1-3 گروههای ساختاری جهت افزایش مقاومت حرارتی و فرایند پذیری پلیمرها.................................................9
جدول 1-4 عوامل موثر در فرایندپذیری پلی‌آمیدها و نحوه اثر آنها.................................................................................10
جدول 1-5 ساختار چند مونومر با خواص ویژه...............................................................................................................13
جدول 1-6 خواص پلی‌آمیدهای آروماتیک تجاری.........................................................................................................15
جدول 1-7 حل پذیری پلی‌آمیدهای آروماتیک شکل1-4..............................................................................................24
جدول 1-8 خواص گرمایی پلی‌آمیدهای آروماتیک شکل1-4........................................................................................25
جدول 1-9 حل پذیری پلیمرهای شکل 1-8...............................................................................................................27
جدول 1- 10 نتایج بررسی رفتار گرمایی پلیمرهای شکل 1-8.....................................................................................28
جدول 1-11حل پذیری پلی‌آمیدهای آروماتیک شکل1-10...........................................................................................31
جدول1-12خواص گرمایی پلی‌آمیدهای آروماتیک سنتز شده. ......................................................................................32
جدول1-13 طول موج لبه جذب پلیمرهای شکل 1-13................................................................................................33
جدول 1-14 گرانروی ذاتی پلیمرهای شکل 1-11.........................................................................................................33
جدول1-15 حل پذیری پلیمرهای شکل 1-13...............................................................................................................35
جدول1-16 نتایج آزمون بررسی رفتار حرارتی پلیمرهای شکل1-11............................................................................36
جدول1-17 ویژگی های فیلم پلیمرهای شکل 1-13.....................................................................................................37
جدول1-18حل پذیری پلی‌آمید های آروماتیک سنتز شده شکل 1-15 ........................................................................39
جدول1-19 برخی‌خصوصیات پلی‌آمیدهای شکل 1-15................................................................................................40
جدول1-20 نتایج بررسی رفتار حرارتی پلیمرهای شکل 1-15......................................................................................41
جدول 1-21 نتایج بررسی رفتار حراری پلیمرهای شکل 1-18.....................................................................................44
جدول 3-1 برخی از ویژگی های پلی(امید-اتر)های سنتز شده.....................................................................................64
جدول 3-2 حل پذیری پلیمرها در حلالها......................................................................................................................65
جدول3-3 نتایج بررسی رفتار حرارتی پلیمر BAFPN/2,6-PDA ..........................................................................69
چکیده
دسته‌ی جدیدی از پلی(آمید-اتر)های فلوئوردار کاملا آروماتیک، بوسیله پلیمریزاسیون تراکمی مستقیم یک دی آمین بر پایه نفتالن به نام 5,1- بیس(2-آمینو-4-تری¬فلوئورومتیل¬فنوکسی)نفتالن (BAFPN) با چهار دی اسید مختلف شامل ترفتالیک اسید(TPA)، ایزوفتالیک اسید (IPA)، 2،5-پیریدین دی کربوکسیلیک اسید(2,5-PDA) و 6،2-پیریدین دی کربوکسیلیک اسید (2,6-PDA) با موفقیت سنتز شدند و تاثیر حضور گروههای فلوئوردار CF3 و حلقه های صلب نفتالن بر خواص پلیمرها از قبیل حل پذیری، بلورینگی و پایداری گرمایی مورد بررسی قرار گرفت. ساختار مونومر و پلیمرهای سنتز شده توسط طیف سنجی FT-IR و NMR بررسی و تایید شدند. میزان بلورینگی پلیمرها با مطالعاتXRD بررسی شد که نتایج حاصل نشان داد گروههای CF3 متصل به زنجیره ها نظم ساختاری پلیمرها را به مقدار زیادی مختل کرده و منجر به کاهش بلورینگی شده است. همچنین پلیمرها از حل پذیری خوبی در حلال های آلی برخوردار بودند. بررسی مورفولوژی پلیمرها بوسیله تصاویر SEM به وضوح نشان داد که ساختار ماکرومولکولها به صورت میکروپلیت بودند. ترموگرام TGA پلیمرBAFPN/2,6-PDA ، نشان داد که این پلی(آمید-اتر) دارای پایداری گرمایی بسیار خوبی است. همچنین مقدار Tg این پلیمر نیز با استفاده از نمودار DSC تعیین و مشخص شد.
کلمات کلیدی: پلی(آمید-اتر)، مقاومت گرمایی، حل پذیری، بلورینگی
مقدمه
پلیمرهای با عملکرد بالا طبقه¬ی مهمی از پلیمرها هستند که کاربردشان پیوسته در حال گسترش است که این کاربردها اغلب خواستار ترکیباتی مناسب و دارای خواصی مثل استحکام بالا، فرایندپذیری بالا ، چقرمگی، پایداری شیمیایی و حرارتی برجسته و ثابت دی¬الکتریک کم می¬باشند. پلی¬آمیدها، پلی¬ایمیدها و پلی(آمید-ایمید)ها به خاطر داشتن چنین خواصی توجه هستند اما این دسته از پلیمرهای آروماتیک در سنتز و فراورش مشکل حل پذیری کم و دمای انتقال شیشه¬ای (Tg) بالا را دارند. امروزه پژوهش های عملی و بنیادی روی افزایش فرایندپذیری و انحلال پذیری پلی‌آمیدهای آروماتیک متمرکز شده است تا کاربرد حرفه ای و صنعتی این پلیمرها افزایش یابد که از جمله این اصلاحات می توان به واردسازی اتصالات انعطاف‌پذیر در زنجیره‌های پلیمری، تعبیه گروههای حجیم در پیکره پلیمرها، حضور حلقه های هتروسیکل و همچنین حلقه های آویزان هتروآروماتیک در ساختار پلیمرها اشاره کرد. همچنین قرارگرفتن گروههای فلوئوردار در پیکره پلیمر، حل پذیری و عملکرد الکتریکی و دی الکتریکی پلیمر را افزایش میدهد که این افزایش به علت قطبش پذیری کم ، دوقطبی جزیی پیوندهای C-F و افزایش حجم آزاد می باشد. وجود گروههای هالوژنی مثل کلر و فلوئور پلیمرها را در برابر شعله، حلال، اسید و باز مقاوم می سازد که باعث افزایش کاربرد آنها می شوند. از مهمترین این گروهها می توان به گروههای CF3 اشاره نمود که حضور این گروه برهمکنش های بین زنجیری را کاهش داده و با ایجاد سد چرخشی در پلی‌آمیدها حلالیت را تغییر می دهد. همچنین وجود واحدهای نفتالنی که گروههای آزادکننده الکترون مثل اتر یا آمین دارند و به عنوان یک بخش سخت با خواص فتواکتیو مطرح هستند، خواص ویژه ای به پلیمر می دهند و می توانند حل پذیری و فرایندپذیری پلیمرهای مقاوم حرارتی را بدون کاهش قابل توجه مقاومت حرارتی افزایش بدهند.
