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.     

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.     

用于树脂传递模塑成型的苯乙炔封端的酰亚胺预聚体制备

采用4-苯乙炔苯酐(4-PEPA)、1,3-二(3-氨基苯氧基-4′-苯酰基)苯(BABB)和4,4′-双(3-氨基苯氧基)二苯甲酮(APBP)合成了两种苯乙炔苯酐封端的聚酰亚胺预聚体PI-1和PI-2, 并对预聚体的熔体黏度、稳定性、固化后树脂的热稳定性能和机械性能等进行了研究. 结果表明, 制备的预聚体具有较高产率(>95%); 与其它PEPA封端的聚酰亚胺相比, 两种预聚物在较低温度(200 ℃)时均具有很低的熔体黏度(1 Pa·s)和良好的熔体黏度稳定性, 固化后玻璃化温度达到300 ℃以上, 可适用于树脂传递模塑(RTM)成型制备耐高温高性能树脂基复合材料, 且在成型工艺上有了很大改善; 固化后的树脂具有优异的热稳定性能和良好的机械性能.     

含二乙炔类共轭聚合物的合成及性能研究

在以CuCl和四甲基乙二胺(TMEDA)作为催化剂和邻二氯苯作溶剂条件下,以二-(4-乙炔苯基)-4-辛氧基苯胺(M1)和3, 6-双(乙炔基)-N-辛基咔唑(M2)作为单体,通过Glaser-Hay氧化偶联反应合成了含有咔唑和三苯胺结构单元的聚芳烃二乙炔共轭聚合物.采用红外光谱、核磁共振谱、热失重分析、紫外吸收光谱和荧光光谱等方法对聚合物进行结构表征与性能测试.所得到的聚合物都溶于普通的有机溶剂(如四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、甲苯等).结果表明,聚合物具有优异的热稳定性,热失重5 %时,分解温度在400℃以上;在光激发的条件下,聚合物在二氯甲烷溶液中发射蓝光.     

二乙基硅氧烷双苯并环丁烯的合成及其聚合物性能

利用硅氢加成反应,以4-乙烯基苯并环丁烯(4-VBCB)和1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷（TMHS）为原料,一步法合成了二乙基硅氧烷双苯并环丁烯（DES-bis-BCB）,并对以其为单体在热引发条件下生成的预聚体进行了结构表征。 利用原子力显微镜和热重分析对预聚体的成膜性能和热性能进行了分析。 结果显示,薄膜的均方根（RMS）糙度为0.53 nm,初始分解温度为390 ℃,表明二乙基硅氧烷双苯并环丁烯聚合物具有良好的成膜性能和优异的热稳定性能。     

基于环硼氮烷的高陶瓷产率SiBCN先驱体的合成与性能

聚合物先驱体转化法作为制备SiBCN陶瓷及其复合材料的重要途径,具有成型温度低、产物结构和组成可控等优点.设计合成合适的聚合物先驱体是提高陶瓷产率和性能的关键因素之一,本文采用三氯环硼氮烷(TCB)与乙炔基氯化镁进行反应,合成了乙炔基环硼氮烷,进而与二氯硅烷和二氯甲基乙烯基硅烷进行共氨解反应,制备了聚硼硅氮烷先驱体(PBSZ)并进行了高温裂解.采用综合热分析(TG-DSG)对其陶瓷化过程进行了分析,并采用XRD和SEM对陶瓷化产物的结构进行了表征.PBSZ在室温下是液态,易溶于二氯甲烷和氯仿等溶剂,可加工性优良.基于PBSZ先驱体的SiBCN陶瓷产率超过80%;陶瓷化产物在1400℃以下为无定形状态,在1500℃可形成由α-Si3N4,β-Si3N4,h-BN和SiO2晶体结构组成的陶瓷;陶瓷产物表面致密平整且具有优异的热稳定性和氧化性能,表明聚硼硅氮烷(PBSZ)有望成为高陶瓷产率和高性能陶瓷的重要先驱体.     

二氯二茂钛引发二苯乙炔聚合的研究

在高温下 ,二氯二茂钛受光照引发二苯乙炔聚合 ,得到结晶度为 95 %的聚二苯乙炔 .经红外、质谱、热分析、X光衍射、元素分析等方法 ,确定其结构为顺顺式螺旋刚性棒状结构 ,形成假六方晶系堆积 ,螺旋柱直径即螺旋轴间距为 1 46nm ,其特征红外吸收峰位于 1179cm-1和 115 6cm-1.在聚合引发阶段中止反应 ,分离出聚合中间体六苯基苯 .根据不同温度时聚合转化率与时间的关系曲线 ,测得聚合活化能为 2 6× 10 5J/mol.热分析表明 ,结晶聚二苯乙炔在 493K至 5 73K比较稳定 ;在 713K的吸热峰显示出破坏晶格的能量 .根据聚合反应诱导期长、中间体和聚合物的结构以及阻聚反应 ,推断聚合过程中二氯二茂钛受光照产生二氯化钛 ,催化二苯乙炔进行均相定向聚合 .结晶聚二苯乙炔电导率小于 10 -12 (Ωcm) -1.     

萘乙炔基封端的含硅聚酰亚胺的制备与性能

为了获得兼具良好热性能和加工性能的聚酰亚胺树脂,设计合成了不对称二胺(3-氨基-苯基)-(4’-氨基-苯基)-乙炔(AMPA),含萘环的封端剂3-(萘-1-乙炔基)苯胺(NAA)以及含硅二酐双(3,4-二羧基苯基)二甲基硅烷二酐.为研究结构与性能的关系,引入4,4’-双邻苯二甲酸酐(ODPA)和间氨基苯乙炔(APA)为对照二酐和封端剂,制备了一系列分子链中含硅和内炔基团的聚酰亚胺树脂PI-Si-Ⅰ(以APA为封端剂)和PI-Si-Ⅱ(以NAA为封端剂),以及与之相对照的树脂PI-O-Ⅰ和PI-O-Ⅱ(二酐单体为ODPA). PI-Si树脂在常见溶剂如四氢呋喃中具有很好的溶解度,而PI-Si-Ⅱ树脂更是具有低的熔体黏度和100℃宽的加工窗口.热失重的结果显示固化树脂具有良好的耐热性能,5 wt%热失重温度(T_d5)在547℃左右,质量残留率在79%左右;热裂解分析结果表明在聚酰亚胺主链中引入的硅和内炔基团在高温环境中形成硅氧硅结构和苯环等刚性结构,从而提高树脂的耐热性.     

基于乙炔基-苯并噁嗪单元双重交联反应的聚酰亚胺树脂的制备与性能

为开发可低温固化的聚酰亚胺树脂, 通过分子结构设计将苯并噁嗪单元引入聚酰亚胺树脂中, 合成了含苯并噁嗪单元及乙炔基封端的双官能化新型聚酰亚胺预聚体(PIBzA). 经高温处理, 苯并噁嗪单元发生开环交联, 同时, 乙炔基端基发生三聚成环反应, 从而在固化树脂中形成双重交联网络结构. 苯并噁嗪单元的引入使聚酰亚胺树脂最快固化反应温度降低约32 ℃, 有效降低了固化温度. 同时, 苯并噁嗪单元的引入未大幅度降低树脂的耐热稳定性, 其玻璃化转变温度(T_g)介于266~290 ℃之间, 5%热失重温度(T_d,5%)接近500 ℃, 依然可以满足耐高温复合材料的应用需求. 此外, PIBzA固化树脂具有低介电特性, 其介电常数k介于2.3~3.0, 介电损耗介于0.002~0.008, 可满足透波复合材料及先进微电子封装材料的应用需求.     

手性取代聚(对亚苯基亚乙炔基-alt-间亚苯基亚乙炔基)的设计合成及其手性光性能研究

设计合成了两种主链结构相同、但取代方式不同的带有(-)-trans-桃金娘烷氧基手性侧基的规整连接聚(对亚苯基亚乙炔基-altr-间亚苯基亚乙炔基)(Myr-PMPE-1和Myr-PMPE-2),其中Myr-PMPE-1分子中手性取代基在分子链上均匀分布,而Myr-PMPE-2分子中手性取代基的分布则交替地存在局部"拥挤"和局部"松散".利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和圆二色谱对两种聚合物膜的手性光性能进行了研究.结果表明,退火处理对Myr-PMPE-1膜的UV吸收和荧光光谱以及光学活性的影响都不明显,其最大不对称因子|gmax|为1.62×10-4;而退火处理对Myr-PMPE-2膜影响显著,未经退火处理或退火温度≤100℃时,Myr-PMPE-2膜几乎不显示光学活性,但当退火温度高于120℃时,随着退火温度的升高和退火时间的延长,Myr-PMPE-2膜的UV吸收和荧光光谱均稍有红移,特别是膜的光学活性显著提高,经140℃退火处理4 h后,其|gmax|可达3.07×10-3,比Myr-PMPE-1膜的高出1个数量级.     

一种新型室温固化、耐高温环氧树脂体系及其性能

采用1-己基-3-甲基咪唑四氯化铁盐([C₆mim]FeCl₄)与混合胺复配室温(20 ℃)固化双酚A型环氧树脂E-51,并与其它脂肪胺类室温固化E-51体系在力学性能、热性能、耐老化性能方面的数据进行了比较,同时分析了[C₆mim]FeCl₄不同添加量对固化体系性能的影响,结果显示:[C₆mim]FeCl₄/混合胺复配室温固化E-51体系的室温拉伸强度可达90 MPa,高温(120 ℃)下也保持了良好的力学性能,热失重(5%)分解温度为310 ℃,200 ℃老化7 d后,拉伸强度为28 MPa,是一种可在高温下使用的新型环氧树脂室温固化体系。     

热稳定的气相色谱固定相的研究(Ⅰ)——四苯基苯硅氧烷聚合物固定相

本文初步考察了四苯基苯硅氧烷聚合物固定相的色谱分离性能,并研究了各种因素对柱性能的影响。     

含芳基噻唑基团环氧树脂材料的制备及热性能

制备了一种含芳基噻唑基团热稳定环氧树脂材料(TDABZ),通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其结构进行了表征,采用热重分析-微熵热重分析(TGA-DTG)计算了TDABZ的热分解动力学参数,利用热重分析(TGA)和动态热机械分析(DMTA)探讨了TDABZ的耐热性能。 结果表明,TDABZ通过TGDDM结构中的环氧基团与混合固化剂(DDS和2-ABZ)结构中的活泼氢反应,在较低的温度下就能完全交联固化。 通过Kissinger和Ozawa方法求得TDABZ的热分解活化能分别为205.5和221.9 kJ/mol。 TDABZ固化物具有优异的耐热性能,双悬臂梁法测得的玻璃化转变温度(T_g)达到242.3 ℃,在N₂气气氛下失重5%对应的温度(T_d5)为340.2 ℃,最大失重速率对应的温度(T_dmax)为395.5 ℃,600 ℃的质量保留率为24.1%,显著提高了环氧树脂的热稳定性能,拓宽了其应用领域。     

基于二氧化碳共聚物的紫外光固化高分子材料的制备与性能

普通低分子量的二氧化碳共聚物由于预聚体中含有较多的亲水性端羟基, 在紫外光辐照下不能交联而降低材料的耐水性. 为降低亲水性端羟基对材料耐水性的影响, 本文利用锌钴双金属氰化物(Zn-Co DMC)催化剂实现了CO₂与4-乙烯基环氧环己烷、 环氧环己烷的三元无规共聚, 制备出分子量在40000以上, 含C=C双键的脂环族聚碳酸酯; 采用四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯为固化剂, 基于紫外光诱导的双键-巯基点击反应制备了紫外光固化高分子材料. 研究发现, 在5.0 mJ/cm²的紫外光辐照剂量下即可制备出高透明硬化涂层, 在可见光(400~750 nm)波段内透光率达到97.5%, 铅笔硬度达到3H, 对马口铁等基体附着力达到0级. 值得指出的是, 该紫外光固化薄膜的玻璃化转变温度超过110 ℃, 与双酚A型环氧树脂相当, 而且不含苯环等结构, 具有更优异的耐紫外光老化性能.     

耐超高温双酮酐型聚酰亚胺的合成及性能

以4,4'-对苯二甲酰二邻苯二甲酸酐(TDPA)为芳二酐单体,对苯二胺(PPD)为芳二胺单体,经低温溶液缩聚制得成膜性能优良的高相对分子质量聚酰胺酸(PAA),再经过热亚胺化制备双酮酐型聚酰亚胺(PI)薄膜。 采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)、热重分析仪(TGA)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)及力学性能等技术手段表征了聚酰亚胺膜的结构和性能,考察了不同亚胺化温度对合成的双酮酐型聚酰亚胺膜性能的影响。 结果表明,经程序升温至320 ℃能使PAA热亚胺化基本趋于完成。 PI薄膜为部分有序聚集态结构,玻璃化转变温度(T_g)为298 ℃,具有优异的热性能,热失重温度(T_5%)为523 ℃。 拉伸强度达到130 MPa,弹性模量为5.77 GPa。 PI薄膜紫外光透过截止波长为375 nm,在可见光区具有良好的透光性能及耐溶剂性能。     

纯相Li_2MnO_3薄膜的制备及作为锂离子电池正极材料的电化学行为

采用固相烧结法制备了纯相Li2MnO3正极材料及靶材,采用脉冲激光沉积(PLD)法在氧气气氛、不同温度下沉积了Li2MnO3薄膜.通过X射线衍射(XRD)和拉曼(Raman)光谱表征了薄膜的晶体结构,采用扫描电镜(SEM)观察薄膜形貌及厚度,利用电化学手段测试了Li2MnO3薄膜作为锂离子电池正极材料性能.结果表明,PLD方法制备的纯相Li2MnO3薄膜随着沉积温度升高薄膜结晶性变好.25℃沉积的薄膜难以可逆充放电,400℃沉积的薄膜具有较高的电化学活性和循环稳定性.相对于粉末材料,400与600℃制备的Li2MnO3薄膜电极平均放电电位随着循环次数的衰减速率明显低于相应的粉体材料.     

一类高折射率光固化有机硅树脂的性能研究

光固化有机硅材料兼具光固化的高效、能耗低和环保以及有机硅树脂优异的耐温、耐候性和电绝缘性能,因此,在LED等电子器件封装方面受到广泛关注.本文研究了自制的3种含丙烯酸酯基团的光固化苯基有机硅预聚物KDS-10、KMDS-03和KMS-03的光固化特性、光学性能和热稳定性能.结果表明,这些有机硅预聚物的折光指数随苯环含量的增加而增高,苯环含量从22.3%到37.7%,折光指数相应从1.496到1.542;3种预聚物与多种丙烯酸酯相容性好,用双官能的TPGDA作稀释剂,固化反应速率最快,丙烯酸酯基团的转化率也最高;光引发剂TPO引发的光固化反应速率和转化率均最高;高折射率有机硅预聚物KDS-10光固化后的薄膜具有优异的光学性能,在550 nm处的透过率为92.54%;玻璃化转变温度约为-17.41℃,起始分解温度为385℃.     

含三苯基氧磷结构聚芳醚醚酮酮的合成与表征

以苯酚、对二溴苯及苯基磷酰二氯为原料合成出二(4-苯氧基苯基)苯基氧磷(BPOPPO)。 三氯化铝(AlCl₃)为催化剂,通过缩聚反应,BPOPPO与对苯二甲酰氯(TPC)反应制备出一种含有三苯基氧磷结构的聚醚醚酮酮(P-PEEKK)树脂。 采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)和广角X射线衍射(WAXD)等技术手段对P-PEEKK树脂的结构和性能进行表征。 结果表明,P-PEEKK树脂属于非晶聚合物,玻璃化转变温度(T_g)较高,为190.5 ℃;热分解温度(T_5%)为515 ℃,耐热性能较好;极限氧指数(LOI)为42,阻燃性能好,为难燃材料;易溶解于氯仿、1,2-二氯乙烷、N,N-二甲基乙酰胺等有机溶剂中,溶解性能较好,便于涂膜加工;拉伸强度为62 MPa,力学性能较好。     

Chemical vapor deposition growth of phase-selective inorganic lead halide perovskite films for sensitive photodetectors

Inorganic lead halide perovskites are attractive optoelectronic materials owing to their relative stability compared to organic cation alternatives.The chemical vapor deposition(CVD) method offers potential for high quality perovskite film growth.The deposition temperature is a critical parameter determining the film quality owing to the melting difference between the precursors.Here,perovskite films were deposited by the CVD method at various temperatures between 500-800℃.The perovskite phase converts from CsPb₂Br₅ to CsPbBr₃ gradually as the deposition temperature is increased.The grain size of the perovskite films also increases with temperature.The phase transition mechanism was clarified.The photoexcited state dynamics were investigated by spatially and temporally resolved fluorescence measurements.The perovskite film deposited under 750℃ condition is of the CsPbBr₃ phase,showing low trap-state density and large crystalline grain size.A photodetector based on perovskite films shows high photocurrent and an on/off ratio of ~2.5×10⁴.     

ZnO-TiO2和WO3-TiO2复合薄膜光催化剂的制备与性能

采用溶胶一凝胶法在多孔钛片上制备了 ZnO-TiO₂和WO₃-TiO₂复合半导体光催化剂,用甲基橙的光催化降解反应对所得薄膜的催化活性进行评价,并通过XRD和DTA等手段对样品进行了表征.结果表明,ZnO和WO₃的掺入降低了TiO₂的相转变温度,ZnO适宜掺杂量为0.1 mol%, WO₃适宜掺杂量为0.5 mol%, ZnO-TiO₂和WO₃-TiO₂复合薄膜比纯TiO₂薄膜光催化活性分別高出77.0%和96.7%.