新型主鏈含噻唑環(huán)聚酰亞胺的合成與性能研究.pdf

1、芳香聚酰亞胺具有優(yōu)異的熱和化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械性能和電學(xué)性能。因此，被廣泛應(yīng)用于諸如電子、封裝材料、復(fù)合材料和膜材料等領(lǐng)域。為了滿足應(yīng)用的需求，旨在改善聚酰亞胺材料加工性能所進(jìn)行的可溶性聚酰亞胺的開發(fā)和研究已成為目前聚酰亞胺功能化研究中最引人注目的熱點(diǎn)之一。 本論文簡述了聚酰亞胺的發(fā)展過程，并在分子水平上探討了可溶性聚酰亞胺分子所具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及各種改性方法對聚酰亞胺溶解性的貢獻(xiàn)，同時(shí)以分子設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合噻唑環(huán)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并

2、合成了新型含噻唑芳香二胺，通過元素分析、紅外光譜、核磁共振和質(zhì)譜等現(xiàn)代表征手段對單體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和鑒定?；谛聠误w與四種芳香四酸二酐-4,4'-(六氟異丙基)雙鄰苯二甲酸酐(6FDA)，3，3’，4，4'-二苯醚四羧酸二酐(ODPA)，3,3’，4，4’-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)和均苯四酸二酐(PMDA)的聚合反應(yīng)，制備了四個(gè)系列可溶于有機(jī)溶劑的聚酰亞胺，利用元素分析、紅外光譜、核磁共振等表征手段對所得聚酰亞胺的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的

3、表征確認(rèn)，并利用紫外及可見光譜、TGA、DSC、廣角X射線衍射、有機(jī)溶劑中的溶解性能、機(jī)械性能和介電性能等測試對相應(yīng)聚酰亞胺樹脂或薄膜的各種性能進(jìn)行了全面討論。本論文的主要研究工作如下： 1.以對-硝基苯乙酮為原料，經(jīng)三步反應(yīng)成功制備了新型含噻唑環(huán)有機(jī)二胺單體-2-胺基-5-(4-胺基苯基)-噻唑(AAPT)，并與一系列芳香二酐，通過“一步法”制備了一個(gè)系列新型主鏈含噻唑環(huán)聚酰亞胺。這些聚酰亞胺在極性有機(jī)溶劑中都有比較好的溶解性

4、能，同時(shí)具有優(yōu)異的熱性能和機(jī)械性能。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及氮?dú)夥諊泻涂諝夥諊?％質(zhì)量損失溫度分別為276.7-301.5℃及451-492℃和422-440℃，拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率分別為94-122 MPa和5-18％：同時(shí)這些聚酰亞胺薄膜還具有比較低的介電常數(shù)，MHz頻率下為3.12-3.38。 2.以對-羥基苯乙酮與對/鄰氯硝基苯為起始原料，經(jīng)四步反應(yīng)成功合成了兩種新型含噻唑環(huán)醚芳香二胺單體-2-胺基-5-[4-(4’-胺基苯

5、氧基)苯基]-噻唑(APPT)和2-胺基-5-[4-(2’-胺基苯氧基)苯基]-噻唑(AAPPT)，并與一系列芳香二酐通過“一步法”聚合制備了兩個(gè)系列新型主鏈含噻唑環(huán)聚酰亞胺。對位二胺(APPT)制備的系列聚酰亞胺薄膜具有優(yōu)異的熱性能，機(jī)械性能和較低的介電常數(shù)，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及氮?dú)夥諊?％質(zhì)量損失溫度分別為268.2-328.8℃和452-507℃，拉伸強(qiáng)度及楊氏模量分別為105.4-125.3 MPa和2.19-2.48 GPa，

6、10MHz頻率下介電常數(shù)為3.01-3.44。而鄰位二胺(AAPPT)制備的系列聚酰亞胺由于鄰位醚鍵的強(qiáng)供電子作用而具有了優(yōu)異的耐熱氧化穩(wěn)定性。其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及氮?dú)夥諊?％質(zhì)量損失溫度分別為216.0-288.6℃和422-474℃。 3.又以對-羥基苯乙酮與3-三氟甲基-4-氯硝基苯為起始原料，經(jīng)四步反應(yīng)成功合成了一種新型含三氟甲基噻唑二胺單體-2-胺基-5-[4-(2’-三氟甲基-4’-胺基苯氧基)苯基]一噻唑(AFAT)，與一