聚酰亞胺和超支化聚酰亞胺的合成與性能研究.pdf

1、聚酰亞胺具有良好的耐高溫、耐輻射性能、耐磨性、耐溶劑性、尺寸穩(wěn)定性和力學(xué)性能等,已經(jīng)成功應(yīng)用于航空航天、電子電器、機械化工、分離膜、膠黏劑等領(lǐng)域,因此成為近年來最受關(guān)注的研究領(lǐng)域之一。本文首先對聚酰亞胺的合成及應(yīng)用和微波輻射用于聚合反應(yīng)的研究進展做了詳細(xì)地介紹,然后對超支化聚合物及超支化聚酰亞胺的研究進行了系統(tǒng)的綜述。 微波代替常規(guī)加熱方法進行反應(yīng)有著加熱速率快,轉(zhuǎn)化率高,能耗低等優(yōu)點。本實驗組在微波輻射聚合制備功能性高分子微球

2、方面已經(jīng)進行了大量研究。微波輻射溶液聚合制備聚酰亞胺少見報道。 本文在微波輻射條件,采用3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸二酐(BTDA)、4,4’-二氨基二苯甲烷(MDA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)為單體,N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑,低溫合成一種共縮聚聚酰亞胺的前驅(qū)體聚酰胺酸(PAA),化學(xué)亞胺化法脫水環(huán)化生成BTDA型共縮聚聚酰亞胺(PI)。通過紅外光譜(FTIR)、核磁共振(1H NMR)、特性黏度([η

3、])和熱重分析(TG)等對聚合物進行了一系列的結(jié)構(gòu)表征和性能測試。實驗結(jié)果表明,微波輻射溶液聚合能夠提高PAA的特性黏數(shù)及產(chǎn)率,微波的引入大大縮短了反應(yīng)時間；表明,在1779cm-1和1717cm-1處觀察到聚酰亞胺特征峰；TG表明,PI在氮氣中500℃左右開始降解,10％熱失重溫度(Td10％)為567℃。同時,還對PMDA-BTDA-ODA、PMDA-BTDA-TDI、PMDA-BTDA-ODA-MDA和BTDA-ODA-DABA四

4、個共縮聚體系進行了研究,得到了與BTDA-ODA-MDA體系基本類似的結(jié)果。 超支化聚合物制備簡單、性能特殊,且具有樹枝狀大分子的一些特點,如良好的溶解性能、低的熔融黏度、無鏈纏結(jié)、非晶性等,近十幾年來,超支化聚合物的合成及其潛在的應(yīng)用研究受到了科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。 本文采用A2+B3方法制備超支化聚酰亞胺。從三(4-硝基苯基)胺出發(fā),經(jīng)氯化亞錫/濃鹽酸體系發(fā)生還原反應(yīng)得到三氨基三苯胺(TAPA),采用BTDA和T

5、APA為單體,1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)為溶劑,合成了超支化聚酰胺酸前驅(qū)體(HBPAA),通過化學(xué)亞胺化法脫水環(huán)化生成BTDA型超支化聚酰亞胺(BTDA-HBPI)。通過FTIR、1HNMR、[η]和TG等對三胺單體和聚合物進行了一系列的結(jié)構(gòu)表征和性能測試。在HBPI的紅外光譜曲線中,1778cm-1,1721 cm-1-對峰為酰亞胺鍵中的C=O伸縮振動蜂,1380cm-1、1290cm-1處為C-N伸縮振動峰。TG曲線顯示,在N

6、2氣氛中,HBPI在500℃以下幾乎不失重,10％熱失重溫度(Td10％)為540℃。溶解性測試得到,HBPI能夠很好的溶于強極性溶劑如NMP、DMF、DMAC和DMSO等中。本文采用A2型大分子單體與bB2型單體首次制備出超支化聚氨酯酰亞胺。以DMF為溶劑,甲苯2,4-二異氰酸酯(TDI)與BTDA為單體合成兩端為異氰酸根(-NCO)封端的低聚物(A2),然后常規(guī)加熱條件下加入二乙醇胺(DEOA)縮聚反應(yīng)合成了新型超支化聚氨酯酰亞胺(