新型溶劑中聚酰亞胺的合成與表征.pdf

1、聚酰亞胺(PD是一類以酰亞胺環(huán)為結(jié)構(gòu)特征的高性能聚合物材料，由于其具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能，越來(lái)越受到人們的重視，在宇航、電工、微電子和化工等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
　　 在以往的研究中，常采用強(qiáng)極性溶劑或酚類溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)來(lái)合成各種結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺，但這些溶劑給環(huán)境帶來(lái)很多問(wèn)題。本文分別使用新型溶劑離子液體(ILs)和低毒性多聚磷酸(PPA)作為反應(yīng)介質(zhì)，并以常見(jiàn)的反應(yīng)單體來(lái)合成聚酰亞胺，以期獲得聚酰亞胺新的合成

2、體系。
　　 離子液體(ILs)由于具有良好的熱穩(wěn)定性、溶解能力強(qiáng)、不揮發(fā)等特點(diǎn)，使其成為良好的綠色溶劑，在聚合反應(yīng)中的應(yīng)用越來(lái)越受到關(guān)注。本文的第一部分著重研究了在離子液體中所合成得到的聚酰亞胺特性黏度[ηinh]的影響因素，以FTIR和13C-NMR證實(shí)了在離子液體中所合成的聚酰亞胺與傳統(tǒng)的合成路線具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)；并分別使用幾種不同結(jié)構(gòu)的離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)合成得到聚酰亞胺，采用WXRD分析了聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，探討了不

3、同的離子液體對(duì)合成的聚酰亞胺聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：在以離子液體[BMIM]BF4為反應(yīng)溶劑，二酐與二胺單體摩爾比為1.02，反應(yīng)溫度為80℃時(shí)，可獲得具有較高特性黏度[ηinh]的聚酰亞胺，所得到的PMDA/ODA型聚酰亞胺具有較高的結(jié)晶度(68％)；經(jīng)TGA測(cè)試分析，該聚酰亞胺具有較好的熱穩(wěn)定性能。
　　 多聚磷酸(PPA)具有很好的溶解性能，曾被用作合成PBI、PBZT、PBO等一些具有剛性鏈段的難溶高性能聚合物。本研

4、究的第二部分，使用3，3'，4，4'-二苯酮四羧酸二酐(BTDA)分別與三種不同結(jié)構(gòu)的二胺單體，在以多聚磷酸PPA為反應(yīng)介質(zhì)，通過(guò)一步合成法進(jìn)行聚酰亞胺的合成反應(yīng)，所得到的聚酰亞胺可以溶解于多聚磷酸PPA中。以FTIR和13C-NMR表征了所合成得到聚合物的分子鏈結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，在PPA中合成得到的聚酰亞胺與在傳統(tǒng)溶劑（DMAC以及間甲酚）中所合成得到的聚酰亞胺具有相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)；通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)中多聚磷酸的濃度，可以使得所合成的聚酰亞胺的

5、特性黏度提高；通過(guò)研究反應(yīng)時(shí)間對(duì)聚酰亞胺特性黏度的影響，分析了該體系的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。經(jīng)TGA測(cè)試分析，在以多聚磷酸為反應(yīng)介質(zhì)時(shí)，由于所得到的BTDA/ODA型聚酰亞胺具有一定的結(jié)晶性（通過(guò)XRD測(cè)試可以證實(shí)），受熱過(guò)程中阻礙大分子的分解，所以具有較好的熱穩(wěn)定性，并且該種聚酰亞胺的熱分解活化能可達(dá)到409 kJ/mol；然而，作為對(duì)照實(shí)驗(yàn)，在DMAC以及間甲酚m-cresol中所合成得到的聚酰亞胺的熱分解活化能分別為300 kJ/mol和3