化工装置综合训练
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2.2.2 均苯四甲酸二酐的用途

2.2.2.1 聚酰亚胺树脂

聚酰亚胺树脂一般是由均苯四甲酸二酐与芳香族二胺两步法制成的。第一步先生成聚酰胺酸高分子量物质,通常以薄膜的形式从溶液中分离出来,然后在一定温度下进行第二步反应,即环化脱水反应。聚酰亚胺作为一种新兴复合材料基体,由于主链上含有芳香环,耐高温性能突出、力学性能优异,是所有树脂基复合材料中耐高温性最好的材料之一;在电子信息材料方面,聚酰亚胺除了耐高温性能表现突出外,还具有突出的介电性能与抗辐射性能,是该领域中最好的封装和涂覆材料之一。另外,聚酰亚胺树脂在胶黏剂、纤维、塑料与光刻胶等方面也表现出优异的综合性能。

2.2.2.2 增塑剂

由均苯四甲酸二酐和相应醇反应制得的均苯四酸四丁酯(TBPM)和均苯四酸四辛酯(TOPM),具有良好的耐热性与电绝缘性,可用于生产高级人造革、耐热高压电缆,尤其能用于医用塑料制品方面;均苯四甲酸四(2-乙基己)酯是耐热增塑剂,可生产102~120℃耐热耐久塑料制品,用于医药及食品方面。

由均苯四甲酸二酐制得的酯(如四丁酯、四辛酯),表2-4是邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和均苯四酸四酯(TPP)性能的对比。由表可见均苯四酸酯具有良好的耐热性和电绝缘性。

表2-4 DOP和TPP性能对比

2.2.2.3 环氧树脂固化剂

制造防漏电性电机材料时,常用环氧树脂进行浇铸和层压,可采用均酐作固化剂,不仅可制成绝缘性能良好的大型铸件,且热变形温度可达200~250℃。国外学者曾试验酸酐系列固化剂对环氧树脂耐热性的影响,结论是其热稳定性按下列顺序升高:丁二酸酐<顺酐<苯酐<四氢化苯酐<均酐。另外,用二酐作为环氧树脂黏结剂的固化剂,可实现快速粘接,可制得耐冲击性瞬时胶黏剂。Takashi等用同一种环氧树脂胶黏剂,分别以均酐和胺类为固化剂作了对照试验,指出加入均酐固化剂后1h内的剥离强度是加入胺类固化剂后剥离强度的十倍。

2.2.2.4 表面活性剂

由均苯四甲酸二酐和高碳醇酯化生成的酯是能生物降解的“绿色”表面活性剂或乳化剂。均苯四甲酸与高级脂肪醇进行分步酯化反应,控制适当的投料比,即可分别制得阳离子、非离子、两性表面活性剂,它们具有优良的表面乳化、张力、润湿、泡沫等表面特性。

2.2.2.5 消光剂

近年来,均苯四甲酸二酐在涂料工业方面的用量逐年增加,主要用于生产消光剂,还可以用来制备电绝缘涂料、耐热涂料等,所制备出的涂料应用的领域很广,可以应用在金属表面、仪表及电子等精密部件及一些其他方面。如用均苯四甲酸四辛酯、偏三酸辛酯、炭黑、Ceon121等制备粉末涂料涂装栅栏时表面光滑基本没有针孔;对于太阳能电池,人们不断地在追求一种廉价的、光电转换效率高的光电元件,Ikeda M等在光电元件的表面涂上一层由均酐衍生物制备的涂料,可以显著提高光电转换效率。由四酸制备的涂料在其他方面还有应用,如:高分子半导体膜、光刻涂层、滤色器保护层、热记录材料等。

2.2.2.6 高分子材料改性剂

均苯四甲酸二酐由于其特有的结构,可以作为高分子材料的改性剂。回收的聚酯纤维熔体稳定性不好,难以加工,需要加入一种交联剂来改善熔体的稳定性,在被塑化的时候熔体的特性黏度可以显著提高,便于加工,得到高品质的产品。Negoro I等研究了均苯四甲酸二酐作为交联剂应用于回收聚酯纤维的情况,并且得到了预期的效果,熔体固有黏度≥0.62Pa·s,熔体的机械强度和稳定性也很优异。作为一种交联剂,均苯四甲酸可用于丁腈橡胶的改性,经过改性后,丁腈橡胶的性能有了很大的提高。用改性后的丁腈橡胶制作的印刷胶辊印刷质量改善许多,胶辊寿命大幅度提高,而印刷成本却大幅度降低。此外,在材料改性中还有许多其他用途,如:PET树脂的扩链剂、木材分解物合成醇酸树脂、高介电模量材料的合成等。

2.2.2.7 特殊用途催化剂

均苯四甲酸二酐的衍生物也用于催化剂的制备。丙烯聚合催化剂的制备过程中,均酐作为一种助剂对上一级产物进行处理可以使催化剂具有良好的活性;脱硫脱氰催化剂的制备中加入均酐等,可克服不能脱有机硫、氰化氢、脱出效率低、溶液组分复杂、有毒、易堵等缺点。

2.2.2.8 发光配合物

均苯四甲酸二酐合成的均苯四甲酸铕发光配合物,发光效率高、光的转换性能好,用它添加在农膜中使其具有光转换功能,在紫外光照射下吸收太阳光并转换成农作物需要的红橙光,便于农作物生长。

2.2.2.9 其他方面的应用

均苯四甲酸二酐或均苯四甲酸与三氯乙烷、二氯乙烷等物质经过混合、反应、脱水、干燥后能合成发动机抗震剂,能够提高汽油的辛烷值,防止汽油燃烧时产生爆震,并能够降低尾气中H2S、CO的含量;均苯四甲酸和二苯胺醚的二甲基乙酰胺溶液作为包封液,用于扫描电镜纳米铂针尖的包封,在电极表面形成一层绝缘物达到包封电极的目的。其衍生物除上述用途外,还可用作柴油的低温性能改进剂、耐高温润滑剂、新型固体肥皂中的添加剂、感光材料添加剂等。