一種可溶可融聚醚酰亞胺的合成與表征.pdf

1、聚醚酰亞胺(PEI)是在聚酰亞胺類聚合物的主鏈中引入醚鍵結(jié)構(gòu)的改性聚醚酰亞胺。這種聚合物能克服一般聚酰亞胺因?yàn)椴蝗诓蝗芏y于加工的缺點(diǎn)。一般情況下是由含有醚鍵的二元氨或二元酸酐通過傳統(tǒng)的一步法或兩步法縮合而成。本論文希望通過制備一種含有酰亞胺結(jié)構(gòu)二硝基化合物的單體，使其與酚鹽進(jìn)行硝基親核取代反應(yīng)，從而得到一種聚醚酰亞胺。由于制備的聚合物中含有柔軟的醚鍵使得聚醚酰亞胺鏈結(jié)構(gòu)在盡可能保持聚酰亞胺優(yōu)異的熱性能、機(jī)械性能的同時(shí)又具有很好加工性。

2、通過測(cè)試，該聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為235.5℃，5％熱失重溫度為378℃。由于強(qiáng)極性的醚鍵的存在使得該聚合物容易溶于極性比較強(qiáng)的溶劑中。此外通過動(dòng)態(tài)流變分析，該聚合物表現(xiàn)出了比較優(yōu)異的熱塑性加工性能。 本論文首先探索了一條由4-硝基鄰苯二甲腈制備4-硝基鄰苯二甲酸酐的合成路線。這種高產(chǎn)率、低成本合成4-硝基鄰苯二甲酸酐的方法為通過硝基親核取代制備聚醚酰亞胺提供了基礎(chǔ)條件。 合成含有酰亞胺結(jié)構(gòu)的聚合物的傳統(tǒng)方法是首先合成

3、相應(yīng)的聚酰胺酸，然后采用熱酰亞胺化或化學(xué)方法酰亞胺化生成聚酰亞胺。然而，研究發(fā)現(xiàn)，在第二步將聚酰胺酸脫水成環(huán)的過程中，存在著分子間脫水而相互交聯(lián)，以及不能完全脫水(一般脫水率為50～85％)的問題，以致于不可避免的影響最終產(chǎn)物的性能，由于沒有完全酰亞胺化而殘存的不穩(wěn)定的聚酰胺酸在材料使用過程中會(huì)逐漸脫水而產(chǎn)生水分，這會(huì)使材料形成微孔，將對(duì)材料的性能造成惡劣的影響。為了克服這些缺點(diǎn)，我們首先合成了含有完全酰亞胺化的酰亞胺單體，即用二氨基：

4、二苯甲烷和4-硝基鄰苯二甲酸酐在室溫下先生成酰胺酸，然后用乙酸酐作脫水劑、吡啶為催化劑，在一定溫度條件下脫水環(huán)化生成含酰亞胺結(jié)構(gòu)的二硝基單體。此單體與雙酚A的鈉鹽在經(jīng)過精制的無水極性非質(zhì)子溶劑二甲基亞砜(DMSO)中通過硝基親核取代進(jìn)行聚合，從而成功在聚酰亞胺結(jié)構(gòu)中引入了醚鍵，制備了一種聚醚酰亞胺(PEI)。在此過程中我們對(duì)單體合成及聚合過程的反應(yīng)條件進(jìn)行了探索，并對(duì)單體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析表征。還對(duì)雙酚A鈉鹽的制備進(jìn)行了多種方法的試驗(yàn)。最

5、終采用了一種高效率、去除水分更加徹底的成鹽方法。所得到的聚醚酰亞胺的特性粘度為0.57 dl/g(在DMAc中)，在聚合物表征的章節(jié)里，探討了聚合物粘度的測(cè)量方法；通過凝膠滲透色譜(GPC)測(cè)量了分子量；通過紅外光譜、核磁共振氫譜對(duì)聚合物的鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；采用x射線衍射法研究了聚醚酰亞胺的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。通過熱失重分析(TGA)、差示掃描量熱(DSC)的分析，該聚合物體現(xiàn)了較高的熱穩(wěn)定性。通過動(dòng)態(tài)流變分析，聚醚酰亞胺表現(xiàn)出良好的熔融加工性