含雙苯并咪唑單元聚酰亞胺的合成、結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、聚酰亞胺(polyimide，PI)一類是典型的高性能聚合物，由于具有高強(qiáng)、高模、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、耐輻射、耐燃等優(yōu)越的性能，在航空航天、電器、化工、微電子等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)該類材料的研究提出了越來(lái)越多的要求，其中旨在提高聚酰亞胺材料的力學(xué)性能以及熱穩(wěn)定性的研究已成為聚酰亞胺改性中比較引人注目的熱點(diǎn)之一。
　　 本文探討了高性能聚酰亞胺所具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以分子設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合苯并咪唑環(huán)的特點(diǎn)

2、，設(shè)計(jì)合成了含雙苯并咪唑的二胺單體2，2'-對(duì)苯基雙-(5-氨基苯并咪唑)(PBABI)。通過PBABI與多種芳香族二酐聚合制備一系列均聚酰亞胺；同時(shí)利用：PBABI與4，4'-二氨基二苯醚(ODA)作為二胺，以不同摩爾配比與聯(lián)苯四羧酸二酐(BPDA)進(jìn)行共聚，制備得到一系列共聚酰亞胺，對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了詳細(xì)討論。
　　 以4-硝基鄰苯二胺與對(duì)苯二甲酰氯為單體，通過親核取代反應(yīng)制得二硝基化合物2，2'-對(duì)苯基雙-(5-硝基苯并

3、咪唑)(PBNBI)。由PBNBI在Pd/C催化下，經(jīng)水合肼還原為二氨基化合物.PBABI，并用FTIR，NMR和元素分析對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明合成的單體具有預(yù)期的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并且純度較高。利用。DSC法測(cè)定了單體的熔點(diǎn)，分別為455-456℃(PBNBI)和418-419℃(PBABI)(DSC峰值)。
　　 利用合成的PBABI與酸酐BPDA，BTDA，ODPA和PMDA，以N，N'-二甲基乙酰胺(DMAc)為溶劑，在冰水

4、浴中聚合得到聚酰胺酸，高溫環(huán)化得到聚酰亞胺。前軀體聚酰胺酸具有較高的特性粘度1.12～2.67 dL/g，成膜性能良好。通過：FTIR，元素分析和XRD對(duì)聚酰亞胺的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果表明該聚酰亞胺即為所需要的目標(biāo)聚合物，且為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。利用TGA對(duì)聚酰亞胺的熱性能研究發(fā)現(xiàn)，材料在氮?dú)庵?00℃、空氣中560℃時(shí)才出現(xiàn)輕微質(zhì)量損失；在氮?dú)庵校?00℃殘留炭渣的質(zhì)量高達(dá)71.4％，具有非常好的熱穩(wěn)定性能。該聚合物具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度44

5、6～475℃，耐熱性能優(yōu)異，同時(shí)還具有優(yōu)異的機(jī)械性能，拉伸強(qiáng)度120～180MPa，彈性模量4.83～5.79GPa。
　　 利用合成的PBABI與4，4'-二氨基二苯醚(ODA)以不同摩爾配比與BPDA在DMAc中共聚，涂膜，成膜后進(jìn)行熱酰亞胺化，得到了含雙苯并咪唑共聚酰亞胺薄膜，對(duì)其結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能及光學(xué)透過性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：PBABI雜環(huán)單體的引入對(duì)聚酰亞胺的熱分解溫度稍有影響，但明顯提高聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變