聚酰亞胺和超支化聚酰亞胺的合成與性能研究.pdf

1、聚酰亞胺具有良好的耐高溫、耐輻射性能、耐磨性、耐溶劑性、尺寸穩(wěn)定性和力學性能等,已經成功應用于航空航天、電子電器、機械化工、分離膜、膠黏劑等領域,因此成為近年來最受關注的研究領域之一。本文首先對聚酰亞胺的合成及應用和微波輻射用于聚合反應的研究進展做了詳細地介紹,然后對超支化聚合物及超支化聚酰亞胺的研究進行了系統(tǒng)的綜述。 微波代替常規(guī)加熱方法進行反應有著加熱速率快,轉化率高,能耗低等優(yōu)點。本實驗組在微波輻射聚合制備功能性高分子微球

2、方面已經進行了大量研究。微波輻射溶液聚合制備聚酰亞胺少見報道。 本文在微波輻射條件,采用3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸二酐(BTDA)、4,4’-二氨基二苯甲烷(MDA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)為單體,N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑,低溫合成一種共縮聚聚酰亞胺的前驅體聚酰胺酸(PAA),化學亞胺化法脫水環(huán)化生成BTDA型共縮聚聚酰亞胺(PI)。通過紅外光譜(FTIR)、核磁共振(1H NMR)、特性黏度([η

3、])和熱重分析(TG)等對聚合物進行了一系列的結構表征和性能測試。實驗結果表明,微波輻射溶液聚合能夠提高PAA的特性黏數及產率,微波的引入大大縮短了反應時間；表明,在1779cm-1和1717cm-1處觀察到聚酰亞胺特征峰；TG表明,PI在氮氣中500℃左右開始降解,10％熱失重溫度(Td10％)為567℃。同時,還對PMDA-BTDA-ODA、PMDA-BTDA-TDI、PMDA-BTDA-ODA-MDA和BTDA-ODA-DABA四

4、個共縮聚體系進行了研究,得到了與BTDA-ODA-MDA體系基本類似的結果。 超支化聚合物制備簡單、性能特殊,且具有樹枝狀大分子的一些特點,如良好的溶解性能、低的熔融黏度、無鏈纏結、非晶性等,近十幾年來,超支化聚合物的合成及其潛在的應用研究受到了科學界和工業(yè)界的廣泛關注。 本文采用A2+B3方法制備超支化聚酰亞胺。從三(4-硝基苯基)胺出發(fā),經氯化亞錫/濃鹽酸體系發(fā)生還原反應得到三氨基三苯胺(TAPA),采用BTDA和T

5、APA為單體,1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)為溶劑,合成了超支化聚酰胺酸前驅體(HBPAA),通過化學亞胺化法脫水環(huán)化生成BTDA型超支化聚酰亞胺(BTDA-HBPI)。通過FTIR、1HNMR、[η]和TG等對三胺單體和聚合物進行了一系列的結構表征和性能測試。在HBPI的紅外光譜曲線中,1778cm-1,1721 cm-1-對峰為酰亞胺鍵中的C=O伸縮振動蜂,1380cm-1、1290cm-1處為C-N伸縮振動峰。TG曲線顯示,在N

6、2氣氛中,HBPI在500℃以下幾乎不失重,10％熱失重溫度(Td10％)為540℃。溶解性測試得到,HBPI能夠很好的溶于強極性溶劑如NMP、DMF、DMAC和DMSO等中。本文采用A2型大分子單體與bB2型單體首次制備出超支化聚氨酯酰亞胺。以DMF為溶劑,甲苯2,4-二異氰酸酯(TDI)與BTDA為單體合成兩端為異氰酸根(-NCO)封端的低聚物(A2),然后常規(guī)加熱條件下加入二乙醇胺(DEOA)縮聚反應合成了新型超支化聚氨酯酰亞胺(