新型結(jié)構(gòu)材料-聚亞胺酮的合成、性能和初步應(yīng)用.pdf

1、在特殊用途上高性能聚合物被認(rèn)為是最具有價(jià)值的一類聚合物，由于它們顯著的物理特性，可運(yùn)用于汽車、飛機(jī)、航天等工業(yè)及醫(yī)藥行業(yè)。但該類聚合物昂貴的生產(chǎn)成本及溶解性能的限制，使得只有為數(shù)極少的幾種得以商業(yè)化。例如，半結(jié)晶的聚醚酮(PEKs)，由于其相對(duì)較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。聚芳酰胺(PAAs)，它是一種具有高熱穩(wěn)定性，良好的抗化學(xué)腐蝕性能及高抗張性能的材料。然而其較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)及不能溶解于有機(jī)溶劑大大限制了

2、其加工性能。聚苯胺(PANI)，其不能作為一種高性能聚合物，而是作為一種導(dǎo)電材料。 芳香鹵化物與伯胺加入鈀催化劑及其配體進(jìn)行的有催化作用的胺基化反應(yīng)已經(jīng)成為一種重要的合成路線。該合成路線可用于制藥、電子材料以及金屬催化劑配體中各種苯胺的制備。通過鈀催化的芳香胺也可進(jìn)行縮聚反應(yīng)，使得聚胺及其相關(guān)的聚芳胺沒有或很少的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。 本文的目的是運(yùn)用該方法來合成聚亞胺酮(PIKs)新型結(jié)構(gòu)聚合物，并把該新型材料運(yùn)用到激光慣性約束聚

3、變(ICF)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)現(xiàn)低密度聚亞胺酮泡沫和空心微球的制備。研究摘要如下： (1)采用Friedel—Crafts反應(yīng)合成具有缺電性的二溴化芳香酮，并通過FT—IR、1HNMR和MS對(duì)合成二溴化芳香酮進(jìn)行表征，由差示量熱掃描(DSC)測定其熔點(diǎn)。結(jié)果表明合成化合物具有預(yù)期的結(jié)構(gòu)，并有較高的產(chǎn)率，可望與富電性芳香二胺縮聚制得高分子量的聚亞胺酮(PIK)樹脂。 (2)以缺電性二溴化芳香酮和富電性芳香二胺為單體，通過鈀催化胺化

4、縮聚反應(yīng)得到了高分子量的聚亞胺酮(PIK)。不同結(jié)構(gòu)的PIK表現(xiàn)出不同的形態(tài)。PIK在保持良好耐熱性的同時(shí)，具有優(yōu)秀的溶解性能。討論了不同鹵素單體、濃度、溫度以及催化體系等對(duì)聚合物分子量及其分布的影響 (3)通過在聚亞胺酮分子主鏈中分別引入醚鍵和砜基，得到了聚亞胺醚酮(PIEK)和含砜基聚亞胺酮(PIKS)。與PIK相比，PIEK具有更佳的溶劑性能，但其耐熱溫度稍有降低：而PIKS在保持良好耐熱性能的同時(shí)具有更佳的溶解性能。把發(fā)光

5、基團(tuán)芴引入到聚亞胺酮高分子鏈中可得到具有光學(xué)性能的聚合物材料。另外，以三官能度的1，3，5-三—(4’溴苯?；?苯與芳香二胺為單體，通過鈀催化胺化反應(yīng)制備了聚亞胺酮多孔材料材料。 (4)根據(jù)中國工程物理研究院激光聚變研究中心在ICF物理實(shí)驗(yàn)用靶研究中的實(shí)際需要，利用現(xiàn)有試劑和實(shí)驗(yàn)研究條件，通過對(duì)聚合物溶液的相分離過程進(jìn)行研究，提出了利用聚亞胺酮(PIK)溶液的熱致相分離原理和冷凍干燥技術(shù)相結(jié)合的方法來制備低密度PIK泡沫的工藝技

6、術(shù)路線。通過對(duì)不同PIK、溶液體系相分離過程進(jìn)行的計(jì)算機(jī)模擬定性分析，以及不同的分析測試方法對(duì)采用不同溶劑體系所制備泡沫的結(jié)構(gòu)分析。采用差式掃描量熱法(DSC)，動(dòng)態(tài)機(jī)械性能分析儀(DMA)等分析測試方法對(duì)制得的PIK泡沫的熱性能和力學(xué)性能進(jìn)行了表征分析。PIK低密度泡沫的制備為我國ICF高增益靶的研制提供了新的思路和途經(jīng)。 (5)采用基于微流體技術(shù)的雙重乳液法，成功制備了聚亞胺酮(PIK)空心微球。探討了密度匹配和界面張力等對(duì)