含叔丁基和柔性單元的可溶性聚酰亞胺合成與表征.pdf

1、聚酰亞胺（簡稱PI）是一種綜合性能極為優(yōu)異的高分子材料，廣泛應(yīng)用于汽車、機械、航空航天、微電子、膜分離和液晶顯示等高新技術(shù)領(lǐng)域。剛性酰亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)賦予聚酰亞胺樹脂優(yōu)異熱穩(wěn)定性、良好機械性能的同時，也給其帶來溶解性差、加工困難等問題，限制了聚酰亞胺的廣泛應(yīng)用。為了改善聚酰亞胺的加工性能，開發(fā)有優(yōu)異溶解性，同時又能保持良好綜合性能的新型聚酰亞胺樹脂成為當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點之一。
　　本文在綜述聚酰亞胺樹脂發(fā)展歷史、合成方法、優(yōu)異性能和應(yīng)

2、用領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，重點概述了從分子結(jié)構(gòu)水平改善聚酰亞胺溶解性的主要方法。基于聚合物結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系原則，首先設(shè)計合成了兩種含叔丁基和不同柔性單元的芳香族二胺單體，與各種商品化芳香族二酐單體通過高溫“一步法”制備了具有優(yōu)異溶解性和光學(xué)透明性的聚酰亞胺材料。采用核磁共振儀（NMR）、元素分析儀（EA）、傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）、熱失重分析儀（TGA）、示差量熱掃描儀（DSC）、紫外-可見分光光度計（UV-Vis）、萬能測力機等對所

3、得二胺單體以及相應(yīng)的聚酰亞胺樹脂分子結(jié)構(gòu)和性能進行測試表征和討論，具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1.以2-叔丁基苯胺、碘和雙酚A為原料，經(jīng)碘代、乙?；Ｗo、偶聯(lián)和脫保護四步反應(yīng)，合成了芳香族二胺單體：2,2-二(3’-叔丁基-4’-氨基二苯醚-4-基)丙烷，再進一步與多種商品化芳香族二酐單體經(jīng)高溫“一步法”縮聚反應(yīng)制備了一系列聚酰亞胺樹脂。NMR、EA和FTIR表征結(jié)果肯定了所得聚酰亞胺材料的分子結(jié)構(gòu)。GPC結(jié)果表明該系列含叔丁基

4、和雙酚A單元的聚酰亞胺的數(shù)均分子量（Mn）在（1.9-3.9）×104范圍內(nèi)，分子量分布（PDI）介于2.63-4.63之間，具有優(yōu)異的溶解性，室溫下不僅可溶解在NMP、DMF、DMAc等強極性溶劑中，還可溶解在四氫呋喃、氯仿等低沸點溶劑中，有的樣品甚至可部分溶解在甲苯中。通過溶液澆注法制得的聚酰亞胺薄膜具有優(yōu)異的光學(xué)透過性，在400nm-760nm可見光范圍內(nèi)的透過率約等于或大于90％。該系列PI在溶解性改善的同時，仍保持了原有的優(yōu)異

5、熱穩(wěn)定性，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）介于265℃-305℃之間，氮氣中5%熱失重溫度（T5）和10%熱失重溫度（T10）分別在519℃-529℃和527℃-536℃之間，且具有較好的機械性能和低吸水率（0.23%-0.42%）。
　　2.以2-叔丁基苯胺、碘和4,4'-二羥基二苯醚等為原料，采用類似的方法合成了另一新型芳香族二胺單體：4,4’-(3-叔丁基-4-氨基苯氧基)-二苯醚，與一系列商品化芳香族二酐單體通過高溫“一步法”聚合得

6、到了含叔丁基和多重醚鍵單元的聚酰亞胺。NMR、EA和FTIR結(jié)果表明所得產(chǎn)物目標(biāo)聚酰亞胺。該系列含叔丁基和多重醚鍵單元聚酰亞胺的Mn介于（2.1-3.7）×104，PDI介于2.25-2.74之間；也具有優(yōu)異溶解性，室溫下不僅可溶解在常見的高沸點溶劑中，還可溶解于四氫呋喃、氯仿等低沸點溶劑中。TGA、DSC、UV-Vis、XRD和萬能測力機測試結(jié)果表明：該系列PI的Tg介于264℃-300℃之間，氮氣氛圍下T5在525℃以上，T10在5