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《东华大学》 2009年
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新型溶剂中聚酰亚胺的合成与表征

金亮  
【摘要】: 聚酰亚胺(PI)是一类以酰亚胺环为结构特征的高性能聚合物材料,由于其具有优良的化学稳定性、热稳定性和机械性能,越来越受到人们的重视,在宇航、电工、微电子和化工等行业中得到广泛应用。 在以往的研究中,常采用强极性溶剂或酚类溶剂作为反应介质来合成各种结构的聚酰亚胺,但这些溶剂给环境带来很多问题。本文分别使用新型溶剂离子液体(ILs)和低毒性多聚磷酸(PPA)作为反应介质,并以常见的反应单体来合成聚酰亚胺,以期获得聚酰亚胺新的合成体系。 离子液体(ILs)由于具有良好的热稳定性、溶解能力强、不挥发等特点,使其成为良好的绿色溶剂,在聚合反应中的应用越来越受到关注。本文的第一部分着重研究了在离子液体中所合成得到的聚酰亚胺特性黏度[η_(inh)]的影响因素,以FTIR和~(13)C-NMR证实了在离子液体中所合成的聚酰亚胺与传统的合成路线具有相似的化学结构;并分别使用几种不同结构的离子液体作为反应介质合成得到聚酰亚胺,采用WXRD分析了聚合物的聚集态结构,探讨了不同的离子液体对合成的聚酰亚胺聚集态结构的影响。结果表明:在以离子液体[BMIM]BF_4为反应溶剂,二酐与二胺单体摩尔比为1.02,反应温度为80℃时,可获得具有较高特性黏度[η_(inh)]的聚酰亚胺,所得到的PMDA/ODA型聚酰亚胺具有较高的结晶度(68%);经TGA测试分析,该聚酰亚胺具有较好的热稳定性能。 多聚磷酸(PPA)具有很好的溶解性能,曾被用作合成PBI、PBZT、PBO等一些具有刚性链段的难溶高性能聚合物。本研究的第二部分,使用3,3',4,4'-二苯酮四羧酸二酐(BTDA)分别与三种不同结构的二胺单体,在以多聚磷酸PPA为反应介质,通过一步合成法进行聚酰亚胺的合成反应,所得到的聚酰亚胺可以溶解于多聚磷酸PPA中。以FTIR和~(13)C-NMR表征了所合成得到聚合物的分子链结构。结果表明,在PPA中合成得到的聚酰亚胺与在传统溶剂(DMAC以及间甲酚)中所合成得到的聚酰亚胺具有相同的化学结构;通过改变实验中多聚磷酸的浓度,可以使得所合成的聚酰亚胺的特性黏度提高;通过研究反应时间对聚酰亚胺特性黏度的影响,分析了该体系的反应动力学。经TGA测试分析,在以多聚磷酸为反应介质时,由于所得到的BTDA/ODA型聚酰亚胺具有一定的结晶性(通过XRD测试可以证实),受热过程中阻碍大分子的分解,所以具有较好的热稳定性,并且该种聚酰亚胺的热分解活化能可达到409 kJ/mol;然而,作为对照实验,在DMAC以及间甲酚m-cresol中所合成得到的聚酰亚胺的热分解活化能分别为300 kJ/mol和304 kJ/mol。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O633.22

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