雜環(huán)類聚酰亞胺的合成與性能研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)是目前耐熱性最好的有機(jī)材料：其分子中的芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)所形成的共軛體系、階梯及半階梯鏈結(jié)構(gòu)，使其分子鏈具有很強(qiáng)的剛性、分子鏈段自由旋轉(zhuǎn)的能壘高，導(dǎo)致高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、較高的熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)，可在555℃短期內(nèi)保持其物理性能，長期使用溫度高達(dá)300℃以上。PI多采用兩步法合成，第一步由二胺和二酐反應(yīng)生成預(yù)聚體一聚酰胺酸(PA)，第二步為聚酰胺酸熱或化學(xué)亞胺化。另外研究結(jié)果表明，預(yù)聚體PAA的分子量、分子量分布等因素也將影響聚酰亞胺

2、的綜合性能。 芳香聚酰亞胺(PI)是一類高性能的聚合物，具有優(yōu)良的介電、耐熱及耐高低溫和耐磨等性能，廣泛應(yīng)用于宇航、電子電器工業(yè)及膜分離技術(shù)等領(lǐng)域。我國從60年代開始進(jìn)行聚酰亞胺的研發(fā)工作，也經(jīng)歷了近30年的時間，在單體生產(chǎn)的數(shù)量和品種方面具有一定的水平，但已經(jīng)工業(yè)化的聚酰亞胺的單體種類、生產(chǎn)工藝都與國外存在著較大差異。且聚酰亞胺的模塑料和復(fù)合材料國內(nèi)總體生產(chǎn)量還是很低的，主要用于航空航天和軍工領(lǐng)域。與杜邦等公司的產(chǎn)品比較在性能

3、和品種方面還存在一定的差距。近年來，隨著高新技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，耐高溫、高穩(wěn)定性、加工性能優(yōu)良的聚酰亞胺材料成為先進(jìn)材料發(fā)展的一個重要方向。在聚酰亞胺主鏈上引入柔性官能團(tuán)，既可以改善聚合物的成型加工性能，同時又可獲得特定的功能性。 本論文正是圍繞這一課題進(jìn)行更為深入的研究，通過對二元胺和二元酐單體的選擇，進(jìn)一步系統(tǒng)地研究聚酰亞胺合成與材料制備中的重要化學(xué)和物理問題：如結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，不同合成路線對最終產(chǎn)品性能的影響等等。并將

4、性能與同課題組所合成的含氟聚酰亞胺的性能進(jìn)行對比。 在具體的工作中，首先選用含有不同官能團(tuán)的單體，如含醚二胺、含酮二酐，和含砜基的二胺、二酐，以進(jìn)行接下來的合成反應(yīng)。接下來的論文工作可分為2個階段：第一階段為不同結(jié)構(gòu)聚酰亞胺的合成，這一階段又分為三步：第一步為醚酮類聚酰亞胺的合成與測試：將含醚、酮官能團(tuán)的不同的二胺、二酐通過一步法、兩步法、三元共聚法合成了一系列結(jié)構(gòu)不同的聚酰亞胺；第二步為含砜基聚酰亞胺的合成：主要選擇了一種含砜

5、基的二胺與含砜基二酐進(jìn)行縮聚；第三步為酮酐型含砜基類聚酰亞亞胺的合成。第二階段為對所制得的一系列不同結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺通過烏氏粘度計、紅外、TGA、DSC、X衍射等方法進(jìn)行性能測試，并與含氟聚酰亞胺的性能進(jìn)行對比。結(jié)果表明，受主鏈中占主導(dǎo)作用的剛性基團(tuán)影響，所制得的醚酮類、含砜基聚酰亞胺的溶解性總體不如含氟聚酰亞胺，但是醚酮類聚酰亞胺的熱性能好于含氟聚酰亞胺；對于不同的合成工藝來說，一步法因?yàn)樵趤啺坊母邷貭顟B(tài)下仍存在大量溶劑，使得分子鏈有