一种含三氟甲基取代不对称芳香二胺及其可溶性透明聚醚酰亚胺 的合成与表征

以2,6-二甲基苯酚和4-硝基苯甲酰氯为起始原料, 经三步有机反应设计合成了一种含氟不对称芳香二胺: (4’-(4’’-胺基-2’’-三氟甲基苯氧基)-3’,5’-二甲基苯)-(4-胺基苯)甲酮(3); 并由该二胺单体和二苯醚四酸二酐经一步法缩聚制备了一种新型含氟聚醚酰亚胺, 其特性粘度为0.68 dL/g. 该聚醚酰亚胺表现出优良的溶解性能和光学性能: 室温下不仅可以溶于N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等强极性溶剂中, 还能溶于低沸点的氯仿、四氢呋喃、二氯甲烷等溶剂中; 由该聚合物溶液所制的薄膜无色透明, 截断波长在352, 400 nm后具有高的透明性. 此外该聚醚酰亚胺还表现出良好的热性能和机械性能: 玻璃化转变温度在288 ℃, 氮气中起始分解温度在508 ℃; 该聚合物薄膜的拉伸强度为91 MPa, 断裂伸长率在10%～15%, 起始模量为1.7 GPa.     

一种高可溶、高光学透明含氟聚酰亚胺的合成与表征

由自制芳香二胺单体9,9-双(3,5-二氟-4-胺基苯基)芴和商品化二酐单体4,4'-(六氟异丙基)双邻苯二甲酸酐经一步法高温缩聚制备了一种新型含氟聚酰亚胺.分别用FT-IR、1HNMR和19FNMR对所制聚酰亚胺结构进行了表征.结果证实其与所设计的结构完全一致,并且酰亚胺化反应完全.该含氟聚酰亚胺表现出高的溶解性:室温下在N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃等常规溶剂中的溶解度可达10wt%以上.由该聚酰亚胺溶液所制的薄膜无色透明,截断波长在315nm,400nm波长后的透光率在84%以上.此外该含氟聚酰亚胺还表现出良好的热学性能和机械性能:玻璃化转变温度在377℃,空气和氮气中10%热失重温度均在539℃以上;其薄膜的拉伸强度在70～80MPa,断裂伸长率在4%～8%,起始模量为2.6GPa.     

含二苯甲烷结构四元共缩聚杂萘聚芳酰胺的合成与性能

采用自制二胺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、商品二胺4,4′-二氨基二苯甲烷和对苯二胺与对苯二甲酰氯进行低温溶液缩聚反应,改变三种二胺的比例,得到了一系列共聚酰胺树脂,其特性粘数为1·24~2·32dL/g,用FT-IR、1H-NMR手段研究了聚合物的结构;利用DSC和TGA研究了聚合物的耐热性能,结果表明,该类聚合物具有较高玻璃转化温度(301℃以上);氮气气氛中5%热失重温度在438℃以上;用一定比例的二胺制得的聚合物分别能溶于N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺等非质子极性溶剂中并浇注得到韧性薄膜.     

磺化聚酰胺的合成及性能

以对苯二酚及对氟苯甲腈为原料, 合成了芳香二羧酸单体1,4-二(4-羧基苯氧基)苯(BCPOB-COOH), 再经磺化反应合成了磺化芳香二羧酸单体1,4-二(4-羧基苯氧基)苯-2-磺酸钠(BCPOBS-Na). 另外, 以芳香二胺单体4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为原料, 合成了磺化芳香二胺单体4,4'-二氨基二苯醚-2,2'-二磺酸(ODADS). 以N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂、 亚磷酸三苯酯(TPP)与吡啶(Py)为缩合剂, 氯化钙或氯化锂或二者的组合为催化剂, 通过Yamazaki-Higashi直接缩聚, 使芳香二羧酸和芳香二胺中的磺化单体与非磺化单体反应, 制得了两种磺化芳香聚酰胺(Sulfonated polyamide, SPA). 通过红外光谱、 核磁共振波谱及热重分析等手段对聚合物的结构及性能进行了表征与分析, 并研究了聚合物的特性黏度、 溶解性、 成膜性及聚合物薄膜的力学性能等. 结果表明, 通过Yamazaki-Higashi直接缩聚制备的2种磺化芳香聚酰胺在极性非质子性溶剂中具有优良的溶解性能、 较高的耐热性能及优异的力学性能.     

含异丙基及三氟甲基可溶性聚酰胺的合成及性能研究

以含异丙基和三氟甲基结构二胺单体3,3′-二异丙基-4,4′-二胺基苯基-4″-三氟甲基甲苯(PATFT)与萘-1,4-二甲酸、间苯二甲酸和4,4-二苯醚二甲酸3种二酸通过膦酰化反应制备一系列新型可溶性聚酰胺,其相对分子量在3.8×104~9.6×104之间.结果表明,该聚合物具有优异的溶解性能,常温不仅能溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等高沸点有机溶剂,在加热条件下甚至能较好的溶解在四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷等低沸点溶剂中;突出的光学性能,截止波长范围在322~350 nm,80%的透过率波长范围为378~403 nm;良好的热学性能,玻璃化转变温度(Tg)范围在213~220?C,氮气氛围下5%和10%热失重温度范围分别为453~458?C和470~482?C.聚合物薄膜具有优异的机械性能,拉伸强度、杨氏模量、断裂伸长率分别对应为68~97 MPa,1.9~2.9 GPa,14.8%~16.7%.广角X-射线图谱表明聚合物为无定形态结构.     

有机可溶性含氟不对称聚酰胺酰亚胺的合成与性能

采用不对称联苯二酐单体2,3,3′,4′-联苯四甲酸二酐(a-BPDA)与3-氨基-2,4,5-三氟苯甲酸(3FAB)反应制备了一种新型不对称二酸化合物2,3,3′,4′-联苯四甲酸-N,N′-双(3-羧基-2,5,6-三氟苯基)二酰亚胺 (a-BPFDI).以此两种酸为原料、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂、亚磷酸三苯酯(TPP)与吡啶为缩合剂、氯化钙为催化剂,通过Yamazaki-Higashi反应,直接与3种芳香族二胺单体反应制得一系列聚酰胺酰亚胺(PAI).研究表明:PAI材料在极性非质子性溶剂中具有优良的溶解性能,其薄膜的玻璃化转变温度超过250 ℃,氮气中起始热分解温度超过410 ℃.此外,PAI薄膜还具有良好的力学性能以及介电性能.厚度为10 μm左右的PAI薄膜在可见光区(400～700 nm)的透光率达到或超过80%.     

含叔丁基可溶性芳香聚酰胺的制备及其性能研究

采用含叔丁基二胺的单体3,3′-二叔丁基-4,4′-二氨基二苯基-4″-叔丁基苯基甲烷(TADBP)分别与萘-1,4-二甲酸、间苯二甲酸和4,4-二苯醚二甲酸3种二酸单体通过Yamazaki膦酰化法缩聚制得一系列新型可溶性芳香聚酰胺(PA)。通过FT-IR、~1 H-NMR、TG、DSC等测试手段研究了含叔丁基芳香聚酰胺的结构与性能,以及聚合物结构对其溶解性能、热性能的影响。结果表明:PA具有优异的溶解性能,常温下不仅能溶于高沸点的N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)等强极性溶剂中,加热条件下甚至能溶于四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷等低沸点溶剂;同时,PA还具有良好的热性能,玻璃化转变温度(Tg)为188~193℃,氮气氛围下失重5%和10%时的热失重温度分别为391~416℃和404~437℃。     

含3,5-二甲基二氮杂萘酮联苯结构聚醚酰亚胺的合成与性能

由4-[(3,5-二甲基-4-羟基)苯基]-2,3-杂萘-1-酮与4-氯-N-苯基邻苯酰亚胺通过亲核取代反应、水解反应和脱水反应合成了一种新型不对称含二氮杂萘联苯结构的二酐单体,并对其进行结构表征.由新型二酐单体与市售的二胺单体通过“一步法”溶液聚合反应合成了5种含二氮杂萘酮联苯结构的聚醚酰亚胺.通过FTIR和¹HNMR方法研究了聚合物的结构及性能.结果表明,该类聚合物既具有较高的耐热性能,又可以在室温下溶解于非质子极性溶剂,如N-甲基吡咯烷酮和间甲酚等.     

吡啶桥联的聚酰亚胺的合成与性能研究

以3,4-二甲基苯乙酮与3,5-双(三氟甲基)苯甲醛为原料,通过Chichibabin反应制备了吡啶桥联的四甲基化合物,该化合物再经氧化、脱水反应制备了主链含有吡啶环、侧链带有双三氟甲基取代苯侧基的新型含氟芳香族二酐单体,2,6双(3′,4′-二羧基苯基)-4-(3″-,5″-双三氟甲基苯基)吡啶二酐(6FDAPA).FT IR、NMR、质谱以及元素分析等测试结果表明,6FDAPA的结构与预期的相符.利用6FDAPA与另外一种不含氟的二酐单体2,6双(3′,4′二羧基苯基)4苯基吡啶二酐(DAPA)分别与含氟二胺单体,1,4双(2三氟甲基4氨基苯氧基)苯(6FAPB)通过两步热亚胺化法制备了两种聚酰亚胺(PI)薄膜.测试结果表明,6FDAPA6FAPB(PI2)与DAPA6FAPB(PI1)相比具有相近的耐热性能,玻璃化转变温度为280℃,起始热分解温度为580℃、700℃时的重量保持率64.5%.同时PI2具有更为优良的透光性,紫外可见光谱(UV Vis)测试表明,PI2与PI1薄膜在450nm处的透光率分别为85.7%与69.4%.     

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.     

一种含三氟甲基和呫吨结构聚酰胺的合成与性能

在浓硫酸和3-巯基丙酸催化下,3′-三氟甲基苯基-2,2,2-三氟苯乙酮(1)和甲苯于40～50℃下缩合反应8 h,制得中间体-1,1-二(4-甲基苯基)-1-(3′-三氟甲基苯基)-2,2,2-三氟甲基乙烷(2),继而在光照和N-溴代丁二酰亚胺促进下,将中间体氧化得到二羧酸-1,1-二(4-羧基苯基)-1-(3′-三氟甲基苯基)-2,2,2-三氟甲基乙烷(3),二步反应总收率为77.4%.采用Yamazaki体系,3和9,9-二[(4-氨基苯氧基)苯基]呫吨进行溶液亲核缩聚反应,制得了一种高分子量的(数均分子量为43000,分子量分布为1.8)新型含三氟甲基和呫吨结构的聚酰胺.该聚酰胺为非晶态结构并具有良好的透光率(λcutoff=330 nm),其玻璃化转变温度(Tg)为242℃,在氮气气氛中5%的热失重温度(Td5)为465℃,800℃时的残炭率为50%.聚合物易溶于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、间甲酚、吡啶(Py)和四氢呋喃(THF)等有机溶剂中,并可浇注得到韧性好和透明的薄膜,其拉伸强度为85 MPa,拉伸模量为2.0 GPa,断裂伸长率为10%.同时,该聚合物的体积电阻、表面电阻和介电常数分别为2.85×1015Ωcm,4.23×1014Ω和3.55(100 Hz),呈现了良好的电绝缘性能.     

一种含三氟甲基和咕吨结构聚酰胺的合成与性能

在浓硫酸和3-巯基丙酸催化下,3'-三氟甲基苯基-2,2,2-三氟苯乙酮(1)和甲苯于40～50℃下缩合反应8 h,制得中间体-1,1-二(4-甲基苯基)-1-(3'-三氟甲基苯基)-2,2,2-三氟甲基乙烷(2),继而在光照和N-溴代丁二酰亚胺促进下,将中间体氧化得到二羧酸-1,1-二(4-羧基苯基)-1-(3'-三...     

基于2,5-二(4''''-甲酰基苯基)苯乙烯的螺旋链光学活性聚合物的合成与表征

通过2,5-二溴苯乙烯与对甲酰基苯硼酸的Suzuki偶联反应得到2,5-二(4'-甲酰基苯基)苯乙烯.在催化剂量的冰乙酸存在下,与光学纯的(S)-(-)-α-甲基苄胺或(R)-( )-α-甲基苄胺发生缩和反应,得到了一对手性非外消旋单体,( )-2,5-二{4'-[(N-(S)-α-甲基苄亚胺基)次甲基]苯基}苯乙烯和(-)-2,5-二{4'-[(N-(R)-α-甲基苄亚胺基)次甲基]苯基}苯乙烯.以偶氮二异丁腈(AIBN)或过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,经自由基溶液聚合得到光学活性聚合物.比旋光度、紫外-可见吸收光谱以及圆二色光谱研究表明,聚合物主链可能形成了某一方向占优的稳定螺旋构象,且该螺旋构象的旋光方向与单体的旋光方向相反.聚合条件对聚合物的光学活性有很大影响,在极性较大的芳香族溶剂和较高温度下得到的聚合物具有和单体相差更大的比旋光度.侧基的手性基团脱除后,聚合物仍具有一定的旋光性,说明聚合过程中形成的螺旋手性具有一定的记忆效应.     

磺酸基在侧链萘环上的磺化聚芳醚质子交换膜的制备与性能研究

以β-萘甲醛和2,6-二甲基苯酚为原料,合成出一种新型双酚单体.以此双酚单体和二氟单体(4,4'-二氟二苯甲酮或4,4'-二氟二苯砜)为基础,通过亲核取代反应,制备出两种高分子量聚芳醚.用氯磺酸对聚合物进行磺化,得到了2种磺酸基在侧链萘环上的磺化聚芳醚.该磺化聚芳醚能溶于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)等常见的有机溶剂,通过溶液浇注的方法制备出光滑、柔韧的膜.用红外光谱(FTIR),核磁共振谱(1H-NMR)表征了聚合物结构.用示差扫描量热仪(DSC),热重分析仪(TGA)研究了聚合物的耐热性能.结果表明,这些侧链磺化的质子交换膜具有高的电导率(4.2×10-2S/cm)、高的机械强度、低的溶胀率和较好的氧化稳定性.     

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.     

高耐热可溶性含氟含吡啶环聚芳酰胺的制备及性能研究

以4-三氟甲硫基苯甲醛和4-硝基苯乙酮为原料,设计合成一种新型二胺单体—4-(4-三氟甲硫基苯基)-2,6-双(4-胺基苯基)吡啶(FTPAP),通过傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)和质谱(MS)等对二胺单体进行结构表征.将FTPAP分别与1,4-萘二甲酸(NDA)、4,4-二苯醚二甲酸(CPBA)、对苯二甲酸(PTA)通过Yamazaki膦酰化法制备一系列含吡啶环及大侧基三氟甲硫基苯基非共平面结构新型可溶性聚酰胺(PA).采用FTIR,~1H-NMR等对PA进行结构表征.凝胶渗透色谱(GPC)数据显示PA具有较高的分子量和低的分散系数,相对分子量在9.30×10~4~1.26×10~5之间,分散系数范围为1.12~1.33.结果表明:PA具有优异的溶解性能,在室温条件下可以溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等高沸点有机溶剂中,甚至在加热条件下能部分溶解于低沸点四氢呋喃(THF)、氯仿(CHCl_3)溶剂中.PA呈现出优异的热稳定性和光学性能,聚合物玻璃化转变温度(T_g)在285~325°C之间;在氮气氛围中5%和10%热失重时的温度范围分别为396~435°C和430~490°C,且残炭率都在70%以上;聚合物截止波长(λ_(cutoff))范围为369~384 nm,80%透过率(λ_(80%))的波长范围为440~478 nm;广角X射线图谱表明聚合物为无定型结构.此外,PA薄膜具有良好的力学性能,其拉伸强度43.2~95.0 MPa,杨氏模量0.90~1.39 GPa,断裂伸长率3.3%~8.8%.     

三明治结构含铅聚酰亚胺材料的制备与辐射屏蔽性能研究

采用离子交换法合成了以化学方式键合铅离子的二胺单体4,4'-二氨基-1,1'-联二苯-2,2'-二磺酸铅BDSA(Pb),并与二胺单体4,4'-二氨基-二苯醚(ODA),二酐单体均苯四甲酸酐(PMDA)在溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中完成缩聚反应,通过改变2种二胺单体的摩尔比,采用热亚胺法和流延法逐层浇筑的工艺,制备出了一系列侧基键合铅离子的三明治结构的聚酰亚胺复合材料PI(Pb),试图解决传统物理共混方法制备的复合材料中易出现的铅元素分布不均匀、机械性能差的科学问题.实验结果表明:以纯PI为参照物,制备的PI(Pb)复合材料对~(241)Am(59.5 keV)、~(238)Pu(79.9、176.7 keV)等中低能γ射线具有很好的屏蔽效果,而且具备优良的耐辐照性能、优异的热稳定性能和良好的力学性能.     

一类侧链型磺化聚芳醚砜质子交换膜的合成及表征

以4,4'-二氟二苯砜和N-溴代丁二酰亚胺为起始原料,经两步有机反应设计并合成了一种新型活性二氟砜单体:3,3'-双(苯氧基苯基)-4,4'-二氟二苯砜,并由该单体与4,4'-二氟二苯砜、4,4'-二羟基二苯甲酮经亲核缩聚合成了侧链型聚芳醚砜聚合物(PAES-xx).通过较温和的后磺化反应,制得了一系列磺化聚芳醚砜质子交换膜(SPAES-xx).对所制侧链型聚芳醚砜质子交换膜的结构和性能分别进行了表征分析.结果表明,该类质子交换膜具有适中的吸水率和较好的尺寸稳定性,80℃时最高质子传导率达0.16 S/cm.此外,该类质子交换膜还具有良好的热稳定性和机械性能,起始分解温度约为250℃;膜的拉伸强度为29.5~42.0MPa,拉伸模量为0.62~1.23 GPa,断裂伸长率在9.0%~31.9%.磺化膜优良的综合性能主要归因于侧链磺化结构的引入和相分离结构的形成.     

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.     

有机可溶性高折射率聚酰胺酰亚胺的合成与性能

采用含硫二胺1,4-双(4-氨基苯硫基)苯(2SPDA)与偏苯三酸酐反应制备了一种含硫二酸化合物1,4-双(4-三甲酰亚胺基苯硫基)苯(BTPB).以此二酸为原料与两种高硫含量二胺单体,4,4′-双(4-氨基苯硫基)二苯硫醚(3SDA)以及2,7-双(4-氨基苯硫基)噻蒽(APTT)通过高温缩聚法制备了两种聚酰胺酰亚胺(PAI).制备的PAI在室温下可溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中.PAI薄膜的起始热分解温度(T5%)超过440℃,玻璃化转变温度(Tg)大于190℃.PAI薄膜在波长大于500nm的可见光区具有良好的透明性.此外,PAI薄膜的折射率大于1.73,双折射小于0.04.