Pfade der Nebenreaktionsevolution aromatischer flüssigkristalliner Copolyester und Unterdrückungsstrategien

Qing Yan ,  

Wen-da Li ,  

Shao-chun Shen ,  

Si-zhi Wang ,  

Ruo-yuan Tao ,  

摘要

Langfristig konzentrierten sich Forschungen zu aromatischen flüssigkristallinen Copolyestern (LCPES) hauptsächlich auf die Analyse und Charakterisierung der Produkteigenschaften, während Untersuchungen zu den dynamischen Veränderungen der Polymerisationsreaktion, insbesondere zu den temperaturabhängigen Schwankungen der Nebenreaktionsprodukte, selten waren. Dies begrenzt das tiefgehende Verständnis des Polymerisationsmechanismus und die Optimierung des Polymerisationsprozesses. In dieser Arbeit wurde die Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) eingesetzt, um die Nebenprodukte zu überwachen, die während der Schmelzpolymerisation von aromatischen flüssigkristallinen Copolyestern auf Basis von p-Hydroxybenzoesäure (HBA) und 6-Hydroxy-2-naphthoesäure (HNA) entstehen. Es wurden sieben charakteristische Nebenprodukte, darunter Phenol, Phenylacetat und ortho-Hydroxyphenylethylketon, identifiziert und deren Temperaturabhängigkeiten bestimmt. Basierend darauf wurde eine dreiphasige Temperaturerhöhungsstrategie vorgeschlagen: Im Niedrigtemperaturbereich (≤250 ℃) wird die Sublimation von 4-Acetoxybenzoesäure (ABA) gezielt unterdrückt, um die Änderung der Zufuhrratio zu verlangsamen; die mittlere Temperaturphase (250~300 ℃) wird verlängert, um Nebenreaktionen wie Decarboxylierung, Deethylenierung und Fries-Umlagerung zu reduzieren; die Hochtemperaturphase (>300 ℃) wird verkürzt, um die phenolytische Zersetzung zu begrenzen und die Kettenbruch- bzw. Vernetzungsprozesse bei längerem Erhitzen zu vermeiden. Die Ergebnisse zeigen, dass diese dreiphasige Temperaturerhöhungsstrategie gegenüber der einstufigen Erhitzung erhebliche Vorteile bietet und die thermische Zersetzungstemperatur des Produkts um etwa 11 ℃ erhöht sowie die flüssigkristallinen und mechanischen Eigenschaften deutlich verbessert. Aufgrund der Komplexität und der schwierigen Direktcharakterisierung des LCPES-Polymerisationsprozesses reflektiert diese Arbeit durch die dynamische Überwachung der Nebenprodukte indirekt die Nebenreaktionen und deren Entwicklung im Polymerisationssystem und weist somit den Weg zur Regelung des Polymerisationsprozesses, um LCPES-Produkte mit verbesserten Eigenschaften zu erhalten.

关键词

flüssigkristalline Copolyester;Gaschromatographie-Massenspektrometrie;Nebenreaktionen;Polymerisationsprozess

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