N—苯基马来酰亚胺的合成及应用进展
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有机稳定剂N—苯基马来酰亚胺的合成及应用——傅松平、关键词;有机锡稳定剂、铅系稳定剂、钡锌稳定剂、钙锌稳定剂。
N—苯基马来酰亚胺在钙锌稳定剂中的复配应用。
N—苯基马来酰亚胺分子式:C10H7NO2、分子量: 173.17、外观特征:浅黄色的晶体,它是一种新型的有机基稳定剂。
一.前言当前PVC稳定剂市场品种有很多,有机锡稳定剂、铅系稳定剂、钡锌稳定剂、钙锌稳定剂。
但有机化合物稳定剂代表着稳定剂的最终发展方向。
有机化合物稳定剂现在只有美国CHEMTURA公司生产。
但有机化合物稳定剂在现阶段还是研究开发阶段,还不能独当一面,N—苯基马来酰亚胺和硬脂酸钙,硬脂酸锌复合使用。
其稳定性可以和铅系稳定剂相比,并且它的的生产加工温度面比较宽,又不含重金属。
也不产生析出,是一种理想的稳定剂。
有机化合物稳定剂和钙锌复合搭配,这无疑是一种发展,生产前景很乐观。
因为有机化合稳定剂具有很好的广普性和适应性,并将钙锌稳定剂和有机化合物稳定剂进行复合搭配,无疑会提高产品的热稳定性。
并能保证初期热稳定性和长期的热稳定性。
N—苯基马来酰亚胺和Ca/Zn热稳定剂复配其热稳定性能会有一个很大的提升。
对钙锌稳定剂的更新换代和改善钙锌稳定剂在应用方面起到一定的作用。
对PVC产品不仅耐热性能有较大提高,而且加工性、相容性、耐冲击性能均有所提高。
实验数据得我们将N—苯基马来酰亚胺加入本厂的稳定剂中(加入量为5%)进行混合。
在185℃恒温油浴箱35min时,加入N—苯基马来酰亚胺只是微黄而没有分解,其他的二组在在185℃恒温油浴箱35min时都已经分解变色。
图为在185℃恒温油浴箱35min时加入N—苯基马来酰亚胺只是微黄而没有分解二.产品介绍N—苯基马来酰亚胺,是一种刚性耐热单体,难溶于水易溶于乙醇,丙酮和甲苯,从其结构上可以看出,其物质嵌入高分子链中可以增加链的内旋阻力,从而提高聚合物的耐热性。
溶解情况:难溶于水、石油醚,溶于一般有机溶剂,特别易溶于丙酮、乙酸乙酯、苯。
耐热ABS树脂制备技术进展摘要:选用乳液聚合法合成了一系列N一苯基马来酞亚胺(NPMI)一苯乙烯(S)t一丙烯睛(AN)共聚物(简称SMIA树脂),将其与AN一丁二烯一tS三元共聚物(AB)S熔融共混制备了耐热ABS树脂。
选用傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热法对SMIA树脂进行了表征,探讨了SMIA树脂组成对ABS树脂功能的影响。
成果发现:NPMI的引人能够明显进步ABS树脂的耐热功能,当w(NPMD为10%一20%、m(st)m/(AN)为70:3。
时,ABS树脂既具有较高的玻璃化转变温度,又具有较好的力学功能。
关键词:耐热ABS树脂;N-苯基马来酰亚胺;耐热剂;制备技术对ABS树脂材料来说,几个要害功能的平衡更具有价格上的竞赛优势。
ABS树脂通常以其耐性、外观、耐热性和加工流动性等要害目标而分级出售,而实际上这几个功能目标彼此制约又彼此相关,进步任何某个功能目标的一起会下降其它功能目标。
因此,在进步ABS树脂耐热功能的一起,有必要考虑其对归纳功能和应用的影响。
如果在进步耐热性的一起要求对冲击性产生的影响较小,则需求增加耐性补偿剂;如果是制备ABS合金,则往往需求增加适当的相容剂。
1耐热ABS树脂的制备方法耐热ABS树脂的制备大致有两种办法:一是共聚法,二是共混法。
共聚法经历了从下降橡胶含量、进步苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)分子量和丙烯腈(AN)含量的小幅耐热改性,到引进耐热性结构单体代替苯乙烯或AN以进步两相中的一相或一起进步两相的耐热性的高效耐热改性。
共混法是先用耐热单体进行共聚制备耐热共聚物,然后与ABS共混的高灵敏耐热改性。
其间比较典型的耐热共聚物为含N-苯基马来酰亚胺(NPMI)的苯乙烯系树脂,典型的ABS为通用型ABS和本体ABS。
1.1共聚法代替或共聚用耐热单体先后有α-甲基苯乙烯(MS)、马来酸酐(MAH)和NPMI等。
MS和AN的共聚物比相同AN含量的SAN耐热性好,两者的耐化学性和物理性能类似。
一、N-苯基马来酰亚胺介绍N-苯基马来酰亚胺中文名称:N-苯基马来酰亚胺英文名称:N-PhenylmaleimideEINECS:213-382-0分子式:C10H7NO2分子量:173.1681分子结构:所有苯环C原子及双键C、O均以sp2杂化轨道形成σ键。
N原子以sp3杂化轨道形成σ键。
物化性质熔点(℃):90~91沸点(℃):162(1.60E3Pa)毒性LD50(mg/kg):雄大鼠经口128。
性状:从环己烷(或苯)中结晶者为浅黄色针状晶体。
溶解情况:难溶于水、石油醚,溶于一般有机溶剂,特别易溶于丙酮、乙酸乙酯、苯。
用途树脂添加剂,可提高耐热性(用于ABS、PVC、PPO等树脂);涂料、粘接剂、感光树脂、橡胶硫化促进剂、绝缘漆的原料;医药、农药(杀菌剂、防霉剂)中间体等。
制备或来源以马来酸酐为原料,与苯胺反应,可制得。
以马来酸酐和苯胺为原料,在固体酸(或有机碱)催化剂和脱水剂条件下合成N-苯基马来酰亚胺。
二、N-苯基马来酰亚胺市场分析N-苯基马来酰亚胺(N-PMI)是一种刚性耐热单体,难溶于水,易溶于乙醇、丙酮和甲苯等,是一种强的亲二烯体。
从其结构上可以看出,它是一种具有1,2-二取代乙烯基结构的五元环状单体,将其嵌入高分子链中可以增加链的内旋阻力,从而提高聚合物的耐热性。
在天然橡胶和合成橡胶中可作为硫化交联剂,在ABS、PVC、PMMA和感光材料中作为一种耐热改性剂,可提高树脂的耐热性、抗冲击性、热熔性和加工性等,它还可作为树脂中间体,用来制造耐热聚合物、植物生长促进剂等农用化学品,此外它还具有一定的抗菌活性,可用作水上设备防污剂等。
N-苯基马来酰亚胺是应用广泛,需求量很大的高分子助剂,但是长期在国内没有实现千吨以上的量产,客观原因在于传统合成路线收率低污染大难以实现大规模生产。
而湖北省化学研究院从事该化合物研究30年,在应用及合成方面进行了深入持续的研究,于2008年在技术上取得重大突破,化学院的单马合成采用两步法,产品纯度一次重结晶达到99%。
n-苯基马来酰亚胺玻璃化转变温度1. 概述n-苯基马来酰亚胺(也称为N-苯基马来酰亚胺或BMI)是一种具有广泛应用前景的高性能聚合物材料。
其中,BMI的玻璃化转变温度是一个非常重要的物理性质,直接影响了其在实际应用中的性能和稳定性。
因此,本文将探讨BMI的玻璃化转变温度及其相关研究进展。
2. BMI的特性与应用BMI是一种热固性树脂,具有优异的机械性能、热稳定性和耐化学腐蚀性。
它广泛应用于航空航天、电子、汽车等领域,如航空航天部件的制造、电子封装材料和高温结构材料等。
3. 玻璃化转变温度的定义玻璃化转变温度(Tg)是指聚合物在升温条件下从玻璃态转变为橡胶态的温度。
在这个温度以下,聚合物呈现出类似于玻璃的硬、脆、无定形的特性;而在这个温度以上,聚合物变得柔软、有弹性。
Tg的测量通常通过热分析仪器(例如差示扫描量热仪)来进行。
4. 影响BMI玻璃化转变温度的因素##4.1 聚合反应条件BMI的聚合反应条件对于其玻璃化转变温度起着至关重要的作用。
通常情况下,聚合温度越高,聚合物的分子链就越受到牵引和拉伸,从而增加了其分子间的相互作用力,提高了Tg值。
##4.2 聚合物结构BMI的结构中的苯基官能团可以通过相互作用来影响聚合物的Tg。
苯基官能团之间的相互作用力越强,聚合物的Tg值就越高。
因此,在聚合物合成中引入其他官能团能够调节聚合物的Tg。
5. 最新的研究进展最近的研究表明,通过调控聚合反应条件和聚合物结构,可以有效地改善BMI的玻璃化转变温度。
例如,研究人员发现,在较高的聚合温度和较短的聚合时间下,BMI的Tg值可以得到显著提高。
另外,引入一些含有极性官能团的单体,如N-苯基马来酰亚胺共聚物,也能够有效提高BMI的Tg。
6. 结论综上所述,BMI的玻璃化转变温度是一个非常重要的性质,直接影响了其在实际应用中的性能和稳定性。
了解和控制BMI的玻璃化转变温度是必不可少的。
目前,研究已经取得了一些有益的进展,并且还有很多潜在的方法可以改善BMI的Tg值。
N—苯基马来酰亚胺的合成及应用进展
摘要:叙述了国内外N-苯基马来酰亚胺的几种制备方法,论述了其作为新一代树脂耐热改性剂在ABS及PVC树脂改性以及其它方面的应用。
1引言
N-苯基马来酰亚胺(N—phenyl maleimide)简称N—PMI,是一种浅黄色的片状晶体,熔点88~90℃。
N-苯基马来酰亚胺首先引起人们的重视是在20世纪70年代末到80年代初,在日本作为防污剂应用到轮船上。
由于N-苯基马来酰亚胺是一种强的亲二烯体,从其结构上可以看出,它是一种具有1,2一二取代乙烯基结构的五元环状单体,将其嵌入高分子链中可以增加链的内旋阻力,从而提高聚合物的耐热性。
日本触媒化学公司经过10年对树脂改性剂的研究开发,于1981年将N—PMI作为ABS树脂的耐热改性剂,N-苯基马来酰亚胺改性的ABS树脂不仅其耐热性能有较大提高,而且加工性、相容性、耐冲击性能均保持良好。
另外,将N—PMI添加到PVC树脂中可使其软化温度和热变形温度提高,其加工性能也有明显的改善。
N—PMI除了作为改性剂之外,还可用作聚丙烯、聚氯乙烯的交联剂,用于制造粘合剂,改善金属和橡胶的粘合作用,还可用作农药、医药的原料,如杀虫剂、杀菌剂等[。
日本触媒公司、三井东压公司、大八公司、日立化成等都已建立工业化的生产装置,而且DOW化学公司及巴斯夫和孟山都等早已有耐热ABS树脂商品投放市场。
我国ABS树脂工业比较落后,汽车、电子行业需要的耐热ABS树脂完全依靠进口,作为ABS树脂耐热改性剂N—PMI的开发也起步很晚。
到目前为止,也只有兰化有机厂、清华紫光及西北化工研究院具备工业化生产条件。
3 N-PMI的应用
3.1耐热改性剂
3.1.1 ABS树脂的耐热改性
N—PMI主要用作ABS树脂的耐热改性剂,可以提高ABS树脂的软化点。
N—PMI作为共聚单体在ABS树脂中加入1%,热变形温度可提高2℃;10%的N—PMI与ABS树脂共混,可制得超耐热ABS树脂,其耐热温度可达125~130℃。
在提高耐热性的同时,保持了良好的加工性、热熔性及耐冲击性,可代替部分工程塑料应用于汽车工业。
目前日本三井东压公司、三菱人造丝公司以及美国、德国等有关生产厂均成功地开发出以N—PMI为改性剂的高耐热级ABS强树脂产品。
N—PMI作为耐热级ABS树脂的共聚单体在国内已引起研究单位和企业越来越多的关注,国内已开展应用研究。
以兰州化学工业公司研究最早,但目前尚未见有相关牌号ABS树脂供应市场的报道,估计仍处于研究开发阶段。
3. 1.2 PVC树脂的耐热改性
通常的PVC制品有3大缺点:脆性大;抗冲性差;热稳定性差,100℃就开始分解,热变形温度低,维卡软化点仅为80℃左右。
这些缺点限制了PVC树脂的使用范围和市场规模的进一步扩大。
采用N—PMI共聚或改性的PVC树脂具有耐热、耐冲击和易加工性,与通用PVC树脂相比其综合性能优异。
在PVC树脂共聚改性中可加入5%-15%的N—PMI,随着N—PMI用量的增加,PVC树脂的玻璃化温度和热变形温度均呈线性升高,同时树脂的熔体粘度下降,加工性能变好,冲击强度也得到不同程度的改善。
由N—PMI改性的耐热ABS树脂近年来成为PVC树脂的耐热改性剂,它既具有较高的软化温度和热变形温度,又具有良好的冲击性能。
由它改性的PVC 树脂表现了较高的耐热性、优良的力学性能和良好的加工性能。
美国的Rehm&Haas和Mosanto 以及日本积水化学工业公司和触媒化工公司都有这样的PVC树脂产品。
国内科研人员就N—PMI 对PVC的热稳定作用进行了研究,发现加入5%的N—PMI即可使PVC具有很好的热稳定性,而且与月桂酸二丁酯及Ba/Cd系和Ca/Zn系热稳定剂有很好的协同效应。
3.1.3 MMA树脂的耐热改性
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗称有机玻璃)具有许多优良性能,如化学稳定性好,物理机械性能比较均衡,耐候性、加工性和透光率都好于价格昂贵的聚碳酸酯(PC)等,但它具有耐热性较差,吸水率较大等缺点。
采用N—PMI与MMA(甲基丙烯酸甲酯)悬浮聚合的方法可以改进PMMA的耐热性。
一般来讲,一定范围内每引进l%的N—PMI,改性MMA树脂的玻璃化温度和热变形温度均可提高1-2℃,当N—PMI的含量较低时,单位酰亚胺结构使树脂的耐热性提高幅度较大,而当N—PMI的含量较高时,单位酰亚胺结构使树脂的耐热性提高幅度较低。
在N—PMI含量较高的情况下,MMA树脂的抗冲性强度会有所下降。
所以,N—PMI的用量一般控制在5%~30%范围为宜,此时,改性后树脂不仅具有较好的耐热性,且其它性能也较好。
3.2防污剂
N—PMI首先是作为一种防污剂引起人们注意的,它可以有效防止水中有害生物的附着与繁殖,对鱼类只有较低的毒性,而对其它动物则无毒。
同时,不污染海域,不腐蚀设备和金属,因而可作为防污剂,用于轮船、军舰、水下管道和渔网上。
例如,用含15%N—PMI的涂料喷涂的钢制品,放在海水中6个月可以不长海蛎子和海藻,一年后只有5%的表面被藻类和牡蛎类覆盖。
而用其它一般涂料喷涂的钢板在水中6个月就有100%的表面被贝壳和海藻覆盖。
3.3合成中间体
N—PMI是一种重要的有机中间体,它可以合成咔唑-3,4-二羧基酰亚胺及苯基吡咯咔唑等,具有抑制细胞毒素和抗肿瘤的作用。
N—PMI与苯胺反应可合成马来酰胺树脂,与3,3-二甲基-4,4-二氨基-二环己基甲烷反应可制得具有很高柔性的聚酰亚胺。
此外,它可以生产具有抗真菌活性的产品,试验表明,它对革兰氏阳性菌有较好的抑菌活性,但对革兰氏阴性菌不具抑菌活性。
而且通过对大肠杆菌和葡萄球菌的最小抑菌浓度试验,表明N-PMI的杀菌活性是N-苯基琥珀酰亚胺的近30倍。
3. 4光学材料
N-PMI与苯乙烯的聚合物可用来合成感光性树脂,N-PMI改性的MMA树脂是一种耐热光学材料,由它制成的塑料光导纤维具有质轻、耐挠曲和抗冲击等优点,既可代替PMMA解决耐热性问题,又可适当提高折光率。
N-PMI和少量疏水性单体与MMA共聚,得到的树脂是性能优异的光盘材料。
3.5其它
N-PMI还是聚丙烯、聚氯乙烯的交联剂,可制备粘合剂,改善金属和橡胶的粘合作用。
有资料报道,近年来还发现N-PMI可用于制造难燃塑料的添加剂、杀菌剂、杀虫剂、防锈剂等。
4结语
N-PMI在国外如日本、美国等的生产已形成一定规模,而我国由于N-PMI研究起步较晚,目前生产规模不大。
随着兰化、吉化、大庆石化、盘锦乙烯以及宁波永兴等ABS树脂新扩建装置的投产,国内总生产能力已超过300 kt/a。
预计,在2010年以前国内还将有数套新扩建ABS树脂装置投产,为此,N-PMI合成成为国内科研人员的研究热点,应通过对现有合成工艺的进一步改进,简化操作,降低成本,扩大生产规模,以适应市场的需求。
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据我了解,国内做这个产品不超过5家,其中还有不少是实验室规模,质量不好,做出来的ABS 颜色发黄或发红。
国内做的比较大的应该是兰州石化吧,估计也不超过100MT/年,而且他们都是自己使用。
这个产品主要是用在耐热ABS上的,国内能生产的厂家很少,且质量上不行,出口估计没有,
国内做耐热ABS,用N-苯的很少,因为进口的很贵,国产的又达不到要求,为难呀。
国内用的比较多应该是α-甲基苯乙烯,SMA或用PC做合金。
用途:
PMI作为一种热塑性树脂的优良耐热改性剂,早已广泛应用于先进复合材料基体树脂和胶粘剂的研制,具有可加工性、易成型性、热熔性、强韧性、耐冲击性的优良特性。
示例:
1,ABS和10%的PMI共混,可制得超耐热ABS,不仅耐热性提高30℃以上,并且加工性、热熔性及耐冲击性均好,可代替部分工程塑料应用于汽车工业。
2,在聚氯乙烯中添加PMI30%,热变形温度可提高54℃;
3,在聚脂酸乙烯中添加PMI30%,可提高80℃。
4,PMI与聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂、聚酰胺等热塑性树脂制成塑料合金,都可以有效地提高各类树脂的性能。
另外,PMI是一种水中生物回避剂,用含15%的涂料喷涂的钢制品,放在海水中8个月不长海蛎子和海藻。
同时,作为广谱杀菌剂,在农药领域也有很好的应用前景,在胶粘剂橡胶助剂等领域亦有广阔用途。
ABS耐热改性剂N-苯基马来酰亚胺共聚物(PMI)的配方?
PMI有较高的热变形温度,流动性好,热稳定性好,可以制成薄壁产品,PMI是N-苯基马来酰亚胺同苯乙烯的共聚物,ABS/ PMI=50/5,可使制品拉伸强度达到48MPa曲挠强度为93MPa 缺口冲击强度为6.5kJ/m,热变形温度为123℃,MI=6g/10min0 PMI同苯乙烯共聚物,丙烯腈、苯乙烯共聚物(AS树脂)均有良好的共混性。
国内产商:
富阳市泰安精细化工有限公司生产PMI,价格差不多48000/吨
湖北省洪湖双马树脂厂
湖北省洪湖市恒基化工有限责任公司。