含芴結構二胺單體的合成及其在聚酰亞胺中的應用.pdf

1、聚酰亞胺(PI)因其具有突出的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性等性能，被認為是柔性有機電致發(fā)光器件(FOLED)襯底或封裝材料的最佳選擇之一。但PI材料的阻隔性能達不到FOLED封裝的要求，這限制了其作為FOLED襯底和封裝材料的應用。然而，PI具有很強的結構可設計性，這為制備高阻隔PI材料提供了可能性。
　　本論文以具有剛性平面特征的芴結構單元為中心，通過合理的分子結構設計，設計了三種含芴結構的具有剛性平面結構的二胺單體(FDA、FPDA和F

2、MPDA)，并利用Suzuki偶聯(lián)反應和還原反應合成了這三種二胺單體，采用低分辨質譜(MS)、核磁共振(NMR)、紅外光譜(FT-IR)、示差掃描量熱分析(DSC)和熱重分析(TGA)對它們的結構和熱性能進行了表征。然后，利用所合成的三種含芴結構二胺與均苯四甲酸二酐(PMDA)經(jīng)縮聚反應獲得均相、粘稠的聚酰胺酸(PAA)膠液，再經(jīng)熱酰亞胺化制備了相應的三種含芴結構PI薄膜(FPI、FPPI和FMPPI)，利用FT-IR、廣角-X射線衍射

3、(WAXS)、密度測試、正電子湮滅測試(PALS)、透氧率測定儀、DSC、動態(tài)熱機械分析(DMA)、熱機械分析(TMA)、TGA、力學性能和原子力顯微鏡(AFM)等系統(tǒng)地表征了PI膜的結構與性能，并研究了剛性平面結構對其結構和性能的影響。
　　研究結果表明：成功合成了三種具有剛性平面結構的含芴結構二胺單體，并制備了三種含芴結構的PI薄膜。平面結構使聚合物分子鏈有更好的緊密堆砌，分子間作用力更大，分子鏈排列更有序。WAXS測試結果表

4、明三種含芴結構的PI薄膜都具有較好的結晶性能，為半結晶性聚合物材料。三種PI膜的密度分別為1.4743g/cm3、1.3119g/cm3、1.3366g/cm3；正電子湮滅測試得知三種PI膜都擁有較小的自由體積，它們的正電子壽命τ2分別為0.36ns、0.36ns和0.37ns，而ODA-PMDA(Kapton)膜的τ2為0.41ns，這是因為平面結構的引入使聚合物分子鏈的堆砌更為緊密，排列更為有序，從而使聚合物具有更小的自由體積。剛性

5、結構可以減弱聚合物分子鏈的蠕動性，增加氣體分子在聚合物中擴散的難度，從而提高其阻隔性能，并且剛性結構還可以賦予PI膜更好的熱穩(wěn)定性和力學性能。阻隔性能測試結果表明，三種PI薄膜均具有良好的阻隔性能，都優(yōu)于Kapton薄膜，F(xiàn)PI、FPPI、FMPPI膜的透氧系數(shù)(OTR)分別為1.01cc/(m2·day)、8.30cc/(m2·day)和86.50cc/(m2·day)，而Kapton薄膜的OTR為111.98cc/(m2·day)。