4-苯乙炔基苯胺封端聚酰亚胺树脂的合成与性能研究

使用4-苯乙炔基苯胺(4-PEA)作为反应性封端剂,和3,3′,4,4′-二苯醚四酸二酐(ODPA),3,3′,4,4′-联苯四酸二酐(BPDA),1,4-双(4′-氨基-2′-三氟甲基苯氧基)苯(BTPB)和3,4′-二氨基二苯醚(3,4-′ODA)反应合成了系列4-苯乙炔基苯基封端的聚酰亚胺低聚物,对低聚物的化学结构、热性能和熔体粘度以及固化后树脂的热性能等进行了研究.实验结果表明,低聚物均具有一定的结晶性,含有ODPA的聚酰亚胺低聚物较之含有BPDA的低聚物具有更低的熔体粘度,且出现最低熔体粘度的温度更低;固化后的树脂表现出良好的热性能,含有BPDA的树脂具有更高的玻璃化转变温度;系列低聚物中二胺单体的比例对于低聚物的熔体粘度和固化后树脂的热稳定性有一定影响.     

4-苯乙炔苯酐封端聚酰亚胺树脂的合成与性能研究

使用3,3′,4,4′-二苯醚四酸二酐(ODPA)、3,3′,4,4′-联苯四酸二酐(BPDA)、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(1,3,4-APB)、3,4′-二氨基二苯醚(3,4′-ODA)和反应性封端剂4-苯乙炔苯酐(4-PEPA)合成了设计分子量为5000的系列苯乙炔基封端的聚酰亚胺低聚物,并使用XRD、DSC、TGA、FT-IR、DMA和流变仪等对低聚物的化学结构、热性能和熔体性能,固化后树脂的热性能和力学性能进行了测试.研究结果表明基于ODPA的低聚物具有低的熔体粘度和良好的熔体粘度稳定性,固化后的树脂具有很高的热失重温度,较高的玻璃化转变温度以及良好的力学性能尤其是高的断裂伸长率(>10%);基于BPDA的低聚物具有一定的结晶性,其结晶熔融温度与苯乙炔基固化交联温度相近,影响了材料的成型工艺性能.     

以2-苯基-4,4'-二氨基二苯醚为基础的热固性聚酰亚胺树脂及其复合材料

以2-苯基-4,4'-二氨基二苯醚(p-ODA)、异构二苯醚二酐(ODPA)和苯乙炔基苯酐(PEPA)为原料,通过两步法合成了聚合度分别为1,2和3的酰亚胺树脂低聚物,并通过模压成型法制备了单向碳纤维增强的聚酰亚胺复合材料.表征了酰亚胺树脂低聚物的溶解性、熔体黏度及其固化物聚酰亚胺树脂的热性能,结果表明,聚酰亚胺树脂具有良好的溶解性,在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、四氢呋喃(THF)及1,4-二氧六环等溶剂中的溶解度大于30%;所有酰亚胺树脂低聚物的最低熔体黏度均在10 Pa·s以下,具有良好的成型工艺性;聚酰亚胺树脂具有良好的热性能,玻璃化转变温度(Tg)最高可达300℃,5%热失重温度(T5%)最高可达545℃,碳纤维增强聚酰亚胺复合材料PIC-4,4'-ODPA-2具有最佳的高低温力学性能.     

含酚酞基团的聚酰亚胺膜材料的合成与性能

将酚酞分别和对氯硝基苯、2-氯-5-硝基三氟甲苯经Williamson反应得到3,3-双[(4-硝基苯氧基)苯基]酚酞和3,3-双[(4-硝基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]酚酞;在Pd/C-水合肼还原作用下分别得到3,3-双[(4-氨基苯氧基)苯基]酚酞(Ⅰ)和3,3-双[(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]酚酞(Ⅱ).采用上述2种二胺单体分别与1,2,3,4-环丁烷四酸二酐(CBDA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3,4,4-二苯醚四酸二酐(ODPA)和六氟二酐(6FDA)通过两步法制备出8种含酚酞基团的聚酰亚胺(PI)薄膜,然后采用核磁(NMR)、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、热重分析仪(TGA)、示差扫描量热仪(DSC)和溶解性测试等测试手段和方法对所得到的PI的化学结构、光学性能、热性能和和溶解性等性质进行表征.研究结果表明,这些PI主要表现出非晶结构,且具有良好的溶解性和热性能;除PMDA基PI外,其余PI均表现出良好的浅色、透明特性.     

含氟苯乙炔苯胺封端聚酰亚胺的合成与性能研究

设计并合成了一种含氟苯乙炔苯胺封端剂4-苯乙炔基-3-三氟甲基苯胺(3FPA),使用3FPA与4,4′-(六氟异丙基)双邻苯二甲酸二酐(6FDA)和对苯二胺(p-PDA)制备了计算分子量为5000的聚酰亚胺树脂3FPA-PI-50,并对树脂溶液、树脂模塑粉和树脂模压件的制备与性能进行了研究,实验结果表明3FPA-PI-50树脂溶液具有良好的储存稳定性,成型后树脂具有优异的热性能和热氧化稳定性,后固化后树脂玻璃化转变温度为404℃,5%热失重温度大于530℃.此外树脂具有低的介电常数和吸水率.     

含二氮杂萘酮结构磺化聚酰亚胺共聚物的合成及其膜性能研究

将磺化二胺单体4,4′-二(4-氨基苯氧基)联苯-3,3′-二磺酸(BAPBDS),含二氮杂萘酮结构的二胺1,2-二氢-2-(4-氨基苯基)-4-[4-(4-氨基苯氧基)-苯基]-二氮杂萘-1-酮(DHPZDA)和1,4,5,8-萘四甲酸二酐(NTDA)进行缩合聚合反应,通过改变磺化二胺单体BAPBDS的含量,合成了一系列不同磺化度的聚酰亚胺(SPIs).采用FT-IR,1H-NMR表征了聚合物的结构,热重分析仪(TGA)研究了聚合物的耐热稳定性.以间甲酚为溶剂,通过溶液浇铸法成膜研究了该系列聚合物膜的性能.结果表明,与其它磺化聚酰亚胺相比,该系列磺化聚酰亚胺的溶解性以及在高温下(80℃)水解稳定性有较大提高.     

苯乙炔封端的BTDA系列酰亚胺预聚体的研究

合成了具有苯侧基的二胺单体1,4-双(4'-氨基苯氧基)-2-(苯基)苯(p-TPEQ), 并与3,3',4,4'-苯酮四羧酸二酐(BTDA)进行缩聚反应, 分别以4-苯乙炔苯酐(PEPA)和4-苯乙炔-1,8-萘二甲酸酐(PENA)作为封端剂, 合成了两个系列的苯乙炔封端的酰亚胺预聚体. DSC测试结果表明, 此类预聚体具有比PETI-5更宽的加工窗口; 利用所合成的预聚体制成了具有较高热分解温度热固性交联PI薄膜. 结果表明, PI预聚体加工性能良好, 其交联后具有优异的力学和热学性能; 同时PEPA封端的预聚体树脂具有比PENA封端的树脂更为优异的综合性能.     

含苯并咪唑单元可溶性聚酰亚胺的合成和性能

合成了一种刚性芳香二胺单体3,3',5,5'-四甲基-4,4'-二胺基苯基甲苯(BDAP),与6-氨基苯基-2-氨基苯并咪唑(BIA)组成混合二胺,分别与4种商品化的二酐单体(均苯四酸二酐(PMDA)、联苯四酸二酐(BPDA)、二苯酮四酸二酐(BTDA)和二苯醚四酸二酐(ODPA))一步法缩聚合成了一系列可溶性聚酰亚胺.采用FTIR,1H-NMR,UV-Vis,DMA和TGA等测试方法对所制备的聚酰亚胺进行了表征.结果表明,所制备的聚酰亚胺具有良好的溶解性能,能够在NMP和DMAc等常规溶剂中溶解;耐热性及力学性能优良,玻璃化转变温度超过410℃,分解温度在500℃以上.     

乙炔基封端聚酰亚胺增韧改性的相结构

以双酚A二醚二酐(BPADA)和3乙-炔苯胺(APA)为原料,通过两步法合成一种热固性可交联的聚酰亚胺预聚体.将此预聚体分别与不同结构的热塑性聚酰亚胺(PI)共混,对其进行增韧改性,通过调控热塑性聚酰亚胺的质量分数,引入结构相似且含有更多柔性基团的热塑性聚酰亚胺(如含有醚键和对称甲基结构的二酐),得到了热固/热塑性聚酰亚胺复合膜.利用差示扫描量热仪(DSC)及扫描电镜(SEM)对该体系的相分离结构和相容性进行研究,并讨论其机械性能和热性能.结果表明,相分离结构使体系的机械性能得到改善,同时也保持了原有的优异热性能.     

异构化对二苯醚二酐/二苯醚二胺聚酰亚胺结晶行为的影响

合成了一系列基于4,4-′ODPA,3,4-′ODPA以及3,3-′ODPA 3种异构二苯醚二酐单体的异构聚酰亚胺,以苯酐(PA)作为封端剂来控制分子量.用DSC和WAXD为主要手段研究了这几种异构聚酰亚胺的结晶行为.研究发现聚酰亚胺4,4-′ODPA/ODA(二苯醚二胺)在分子量较低的情况下能够在热处理,退火或剪切作用下结晶.并且升高热处理温度和延长热处理时间有利于结晶的完善,在玻璃化温度以上施加剪切能够加速聚酰亚胺的结晶.而对于其他的两种异构体3,4-′ODPA/ODA以及3,3-′ODPA/ODA无论是经过热处理还是施加外力剪切都未能使其结晶.     

含四-苯基卟啉基团聚酰亚胺膜的光电导性能研究

分剐以均苯四酸二酐(PMDA)与四(4-氨基苯基)卟啉(TAPP)／4，4′-二苯醚(ODA)、TAPP／3，6-二氨基-N-甲基咔唑(DACz)聚合得到两个系列含四-苯基卟啉基团(TPP)聚酰亚胺(PI)共聚膜，并时其作为载流子发生层(CGL)制成的感光体的光电导性能进行了测试。结果表明：PI共聚膜的光电导性能随分子链中TPP基团含量的提高而增强；当TPP基团含量相同时，PMDA／TAPP／ODA系列的光电导性能较PMDA／TAPP／DACz系列好；含TPP基团PI共聚膜的光电导性能明显优于四-苯基卟啉分子掺杂体系；在CGL与导电铝基间引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)阻挡层(CBL)不能提高感光体的光电导性能。从光电导机理分析了TPP基团、四-苯基卟啉分子的聚集结构与PI膜光电导性能的关系。     

三(3-乙炔基苯胺)-苯基硅烷改性含硅芳炔树脂的性能

以苯基三氯硅烷、3-氨基苯乙炔为原料,通过胺解反应合成了三(3-乙炔基苯胺)苯基硅烷(SZTA),并通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1 H-NMR)表征了其结构。随后通过熔融共混的方法制备了不同配比的改性含硅芳炔树脂(PSA/SZTA),借助黏度计、流变仪、差示扫描量热仪(DSC)、电子万能试验机、热重分析仪(TG)等考察了改性树脂的工艺性能、固化特性、弯曲性能、热稳定性能和热解动力学等。结果显示,引入SZTA后,改性PSA树脂的黏度降低62%;改性PSA树脂固化物的弯曲强度最高达到34.6MPa,比未改性的PSA树脂提高了约54%;且改性树脂固化物在N_2中的5%热失重温度(T_(d5))均高于500℃,保持了良好的耐热性能;PSA/SZTA-20固化物的热解表观活化能(Ea)的平均值为249kJ/mol。     

含全氟环丁烷环可溶性聚酰亚胺的合成与表征

以乙酰氨基苯酚为原料,经过BrCF2CF2Br氟烷基化、Zn催化脱卤、热环化二聚,以及水解去保护,合成了一种含全氟环丁烷环的二胺单体1,2,3,3,4,4-六氟-1,2-双[4-(氨基)苯氧基]环丁烷.用该单体分别与酯环二酐双环[2·2·1]辛烷-2,3,5,6-四羧基2,3,5,6-二酐(BHDA)、芳香性二酐3,3′,4,4′-联苯四酸二酐(BPDA)和3,3′,4,4′-二苯酮四酸二酐(BTDA)通过“一步法”制备了3种新型含全氟环丁烷环聚酰亚胺.通过粘度测试、溶解性实验、FT-IR、热失重分析(TGA)和差热扫描量热(DSC)分析等手段,对所合成的聚酰亚胺的结构与性能进行了表征.结果显示该类聚酰亚胺可溶于大多数常用极性有机溶剂,热分解温度高于480℃,其中两种聚合物玻璃化温度低于150℃,表明含全氟环丁烷环聚酰亚胺具有良好的溶解性和可加工性.     

含苯并咪唑基团聚酰亚胺的合成与表征

使用一种含有苯并咪唑基团的二胺单体2-(3-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑与二酐单体进行缩聚反应, 得到一系列聚酰亚胺薄膜, 并对该类薄膜的热性能和机械性能进行表征.结果表明, 该类薄膜具有较高的耐热性和良好的机械性能.同时, 二胺单体中氨基的相对位置赋予分子链以较高的弯曲性, 使该类聚酰亚胺具有较好的热塑性和较高的热膨胀系数.     

可溶性侧链含萘聚酰亚胺的合成与性能

以萘甲醛和2,6-二甲基苯胺或苯胺为原料合成了2种含萘的二胺单体, 进一步与二苯醚四酸二酐(ODPA)经高温溶液缩聚, 得到2种侧链含萘的聚酰亚胺, 对聚合物进行了核磁共振谱、 傅里叶变换红外光谱及溶解性、 耐热性、 憎水性、 机械性能等结构与性能的测试. 结果表明, 含醚侧链含萘的聚酰亚胺具有优异的溶解性, 良好的耐热性, 较好的憎水性与机械性能. 另外, 通过静电纺丝的方法制备了侧链含萘的聚酰亚胺纤维, 研究了纤维的形貌与憎水性.     

基于三蝶烯结构D3h对称性聚酰亚胺的合成及性能研究

以四氯邻氨基苯甲酸和蒽经Diels-Alder反应得到1,2,3,4-四氯三蝶烯,再经硝化、还原得到2,6-二氨基-13,14,15,16-四氯三蝶烯二胺单体.该二胺与双酚A二酐(BPADA)、六氟二酐(6FDA)和3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)经两步法缩聚得到系列聚酰亚胺.对2,6-二氨基-13,14,15,16-四氯三蝶烯二胺单体进行了1H-NMR,13C-NMR,FTIR表征,对所合成聚酰亚胺进行了1H-NMR、FTIR结构表征及溶解性、热性能、特性粘度、BET等测试.结果表明,含四氯三蝶烯结构的聚酰亚胺具有优异的溶解性,能溶于DMAc、DMF、NMP、THF、吡啶、间甲酚等有机溶剂,其中基于双酚A二酐和六氟二酐的聚酰亚胺在室温下能溶于氯仿中.聚合物具有良好的热性能,在0~300℃之间没有发现其玻璃化转变温度以及10%的热失重温度均高于500℃.聚合物可形成颜色较浅的透明薄膜,其中基于双酚A二酐的聚酰亚胺薄膜为无色透明.基于六氟二酐的聚酰亚胺BET比表面积为370 m2/g,是一种新型多孔聚合物.     

耐高温交联侧基苯乙炔封端酰亚胺预聚体

合成了含有苯乙炔基的二胺单体 3,5-二氨基-4'-苯乙炔苯甲酮(DPEB), 并与3,3',4,4'-联苯四酸二酐(s-BPDA)和1,4-双(4'-氨基苯氧基)-2-(苯基)苯(p-TPEQ)进行了缩聚反应, 以4-苯乙炔苯酐作为封端剂, 合成了交联侧基苯乙炔封端酰亚胺预聚体(n=4). DSC测试结果表明, 引入交联侧基后预聚体依然保持着较宽的加工窗口. 利用所合成的预聚体在370℃热压1 h制备了热固性薄膜. DMA测试结果表明, 引入交联侧基的预聚体树脂具有更高的玻璃化转变温度, 并且其储存模量在玻璃化转变后有很好的保持.     

一种主链含光敏基团聚酰亚胺的合成与表征

通过4,4′-二羟乙基查尔酮与1,2,4-苯三酸酐酰氯反应,得到了一种新型的主链含查尔酮的二酐单体,通过二酐和2,2-双(3(-氨基-4(-羟基苯基)六氟丙烷缩聚并高温亚胺化,得到了一种新型的主链含查尔酮,侧链含羟基的光敏聚酰亚胺,并通过1H-NMR、FTIR、GPC及热分析表征了得到的聚酰亚胺的结构和热性能.这种聚酰亚胺在极性溶剂中具有较好的溶解性,并具有较高的热稳定性,在紫外光照射下,能进行[2+2]的环加成反应.     

含氟及硫醚基团聚酰亚胺光波导材料的合成及表征

通过分子设计,合成了含三氟甲基及硫醚基团的二胺单体4,4'-双(4-胺基-2-三氟甲基苯硫基)二苯硫醚(6FSEDA),利用其与6种芳香二酐单体:3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(BPDA)、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)、3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐(BTDA)、4,4'-(六氟异丙基)-苯二酸酐(6FDA)、3,3',4,4'-二苯硫醚四酸二酐(DTDA)及3,3',4,4'-二苯砜四酸二酐(DSDA)经一步法合成了一系列含氟及硫醚基团的聚酰亚胺(PI),并对其结构与性能进行了研究.结果表明,该系列PI的玻璃化温度Tg(DSC)在199.8～231.7℃范围,5%和10%热失重的温度(N2氛围)分别在491℃和517℃以上,在400～700 nm的可见光波长范围内具有优异的光学透明性,在光通讯波段(1310 nm和1550 nm处)均无明显吸收,且在这两个波长处测得的平均折射率范围分别为1.5401～1.6142和1.5389～1.6124,在波长632.8 nm测得的双折射范围为0.0012～0.0045.可见,含氟及硫醚基团聚酰亚胺薄膜具有良好的热稳定性和光学性能.     

含五元杂环的聚酰亚胺的合成与性能研究

以多聚磷酸为溶剂,4-氨基苯甲酸与硫代氨基脲反应制得一种含噻二唑环的二胺单体4-(5-对氨基苯基)-1,3,4-噻二唑苯胺(2); 2与均苯四酸二酐反应合成了含五元杂环的聚酰亚胺(3),其结构和性能经¹H NMR, FT-IR和TGA表征,并研究了3的溶解性能。结果表明：3的热稳定性较好,T_5%为402 ℃。 3在二甲基亚砜、DMF和N-甲基吡咯烷酮等溶剂中溶解性较好。