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非规整主链结构的新型聚酰亚胺合成及其性能研究

马涛  
【摘要】: 芳香型聚酰亚胺具有优异的热和化学稳定性、机械性能和电学性能。因此,被广泛应用于航空航天、电子、复合材料和膜材料等领域。但是由于材料本身具有较差的溶解性,较高的熔点往往限制住其的商业化应用。为了克服这些困难,旨在改善聚酰亚胺材料加工性能所进行的可溶性聚酰亚胺的开发和研究已成为目前聚酰亚胺功能化研究中最引人注目的热点之一。 本文从分子设计出发,从新型单体的设计与合成着手,通过将刚性的吡啶环、柔性的醚氧键、羰基和酰胺键、大体积的苯侧基和三氟甲基等基团及不对称结构单元引入到聚酰亚胺分子链中的方法对聚酰亚胺进行结构改性研究,制备了四个系列共14种耐热性能、机械性能、溶解性能和介电性能等均良好的可溶性聚酰亚胺。本论文的主要研究工作如下: 1.以间羟基苯乙酮为起始原料合成了两种新型的含吡啶环、不规整主链的芳香二胺单体:4-苯基-2,6-双[3’-(4”-胺基苯氧基)苯]-吡啶(m-PAPP)和4-苯基-2,6-双[3’-(4”-胺基-2”-三氟甲基苯氧基)苯]-吡啶(m-PAFP),并与一系列芳香二酐,通过“二步法”制备了一系列新型可溶性聚酰亚胺。这些聚酰亚胺在极性有机溶剂中都有比较好的溶解性能,同时具有优异的热性能和机械性能。其的玻璃化转变温度为180-264℃,5%热失重温度超过了403℃,空气中800℃残留为58-65%。拉伸强度在91.6-114.1MPa,拉伸断裂为8.9-15.7%及杨氏模量为1.16-1.89 GPa。同时这些聚酰亚胺薄膜还具有比较低的介电常数,1MHz和10MHz频率下分别为2.84-2.98和2.64-2.74。 2.以对硝基苯甲酸为起始原料合成了两种不对称二胺单体:3-胺基-4’-胺基苯甲酰基苯(3,4’-DABP)和4’,4”-二胺基-3,4’-二酰胺基-苯甲酰基苯(DAAP),并与一系列芳香二酐,通过“二步法”制备了一系列新型可溶性聚酰亚胺。这些聚酰亚胺在极性有机溶剂中都有比较好的溶解性能,同时具有优异的热性能和机械性能。其的粘度为0.37-0.98 dL/g,说明聚合物有着较大的分子量。其的玻璃化转变温度为156-242℃,5%的热失重温度在495-593℃,空气中800℃残留为55-71%。拉伸强度在78.7-108.3 MPa,拉伸断裂为11.1-15.7%及杨氏模量为1.28-1.89 GPa。


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