基于天然樟腦改性的含五元酯環(huán)結(jié)構(gòu)聚酰亞胺材料的合成與性能研究.pdf

1、聚酰亞胺是一類重要的具有耐熱穩(wěn)定性、低介電常數(shù)和優(yōu)良的機(jī)械性能的高性能聚合物,被廣泛的應(yīng)用于粘合劑、涂料、航空航天復(fù)合材料等方面。傳統(tǒng)的芳香族聚酰亞胺雖然具有很好的熱力學(xué)性能、介電性能和機(jī)械性能,但是由于酰亞胺環(huán)和分子鏈骨架的剛性結(jié)構(gòu)、電子極化作用和結(jié)晶性能導(dǎo)致聚酰亞胺分子鏈之間具有較強(qiáng)的作用力,引起聚酰亞胺分子鏈的堆積比較緊密,從而致使芳香族聚酰亞胺的溶解性很差、介電常數(shù)很高、加工成型困難和低透過率。
　　 目前,由于脂環(huán)族聚

2、酰亞胺與芳香族聚酰亞胺相比較顯示的高光學(xué)透過性和低介電性,使得它在光電子學(xué)、微電子學(xué)和界層電解質(zhì)方面的應(yīng)用具有更大的前景,它的這些性能是因?yàn)槠浞肿用芏鹊?、極性小以及分子內(nèi)和分子間的電荷轉(zhuǎn)移相對(duì)較少引起的。
　　 根據(jù)最新研究表明,把脂肪鏈段結(jié)構(gòu)引入到聚酰亞胺主鏈中能夠減少分子內(nèi)部和分子與分子之間的電荷轉(zhuǎn)移,這樣就可以降低聚酰亞胺薄膜的介電性能,提高透過率和增強(qiáng)加工性能。因此,在近幾年,含脂肪連段聚酰亞胺作為液晶排列取向劑、光導(dǎo)、

3、高、低溫材料和低介電方面的研究和制備受到人們的高度關(guān)注。
　　 基于以上研究背景,本論文利用江西本地豐富的天然樟腦資源,通過一定的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),合成了一種新型含五元脂肪結(jié)構(gòu)的二胺單體及相應(yīng)的聚酰亞胺薄膜,對(duì)這一系列含脂肪鏈段結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺薄膜進(jìn)行了熱力學(xué)性能、機(jī)械性能、光學(xué)性能、介電性能和接觸角的測(cè)試,并從理論上研究了結(jié)構(gòu)對(duì)于性能的影響。本文主要包括以下三個(gè)方面:
　　 利用天然樟腦作為起始原料,在硫酸亞鐵作催化劑的條件

4、下通過濃硝酸氧化得到1,2,2-三甲基環(huán)戊烷-1,3-二甲酸,然后,由四氫鋁鋰還原得到1,2,2-三甲基環(huán)戊烷-1,3-二甲醇,再與對(duì)氯硝基苯發(fā)生親和取代反應(yīng)得到1,3-雙(4-硝基苯氧亞甲基)-1,2,2-三甲基環(huán)戊烷,通過Pd/C和水合肼進(jìn)一步還原得到目標(biāo)產(chǎn)物1,3-雙(4-胺基苯氧亞甲基)-1,2,2-三甲基環(huán)戊烷,并通過紅外和核磁證實(shí)產(chǎn)物被成功合成,經(jīng)測(cè)試該單體在常規(guī)溶劑中具有很好的溶解性。
　　 上述合成的新型二胺單體

5、及兩種芳香族二胺(DMB和ODA)與兩種芳香四酸二酐(ODPA和BPDA)相互之間兩步法縮聚制得五種聚酰亞胺薄膜。其中含脂肪鏈段結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺薄膜盡管在熱力學(xué)性能上比芳香族聚酰亞胺有所降低,但是Td5也均達(dá)到440℃左右。彈性模量在2750-3240 Mpa之間,拉伸強(qiáng)度為92-133Mpa之間,斷裂伸長(zhǎng)率在5.6-18％之間,表現(xiàn)出很好的力學(xué)性能。此外,含脂肪鏈段結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺薄膜的透過率明顯提高,在450 am處的透過率達(dá)到70%以