含烷基側(cè)鏈可溶性聚酰亞胺及其復(fù)合薄膜的制備與表征.pdf

1、聚酰亞胺是一種在主鏈中含有酰亞胺環(huán)的芳雜環(huán)聚合物，具有優(yōu)良的耐高溫性能、介電性能、力學(xué)性能，近四十年來(lái)在許多高技術(shù)領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。為了使傳統(tǒng)的聚酰亞胺具有人們所希望的特殊性質(zhì)，在聚酰亞胺分子鏈中引入功能化的側(cè)基對(duì)其進(jìn)行改性是一種有效的方法，如在聚酰亞胺側(cè)鏈上引入柔性的烷基側(cè)鏈。本論文制備了一系列含烷基側(cè)鏈的聚酰亞胺，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究，為今后其在取向膜方面的應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。 本論文首先以對(duì)苯二酚、溴代正

2、烷烴和3，5-二硝基苯甲酰氯為原料，經(jīng)過(guò)單醚化、酯化和催化加氫等步驟合成了含有烷氧基側(cè)鏈的二胺單體3，5-二氨基苯甲酸-4'-烷氧基苯酯，并分別與2,2-雙[4-(3，4-二羧酸基苯氧基)苯基]丙烷二酐，4，4'-(六氟亞丙基)雙-鄰苯二甲酸酐和雙(3，4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷單體在N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中聚合，通過(guò)熱酰亞胺化或化學(xué)酰亞胺化得到含長(zhǎng)烷基側(cè)鏈的聚酰亞胺，并對(duì)兩種不同的酰亞胺化方法所得的聚酰亞胺用紅外光譜和核磁共振氫譜

3、進(jìn)行了確認(rèn)。 其次，本論文對(duì)兩種不同的酰亞胺化方法所得的聚酰亞胺進(jìn)行了溶解性能、特性粘數(shù)、熱性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、介電性能、透光率和預(yù)傾角等方面的測(cè)試。分析發(fā)現(xiàn)，化學(xué)酰亞胺化的聚酰亞胺比相應(yīng)的熱酰亞胺化的聚酰亞胺具有更好的溶解性和更高的透光率；熱酰亞胺化的聚酰亞胺比相應(yīng)的化學(xué)酰亞胺化的聚酰亞胺具有相對(duì)較高的分子量和好的力學(xué)性能；化學(xué)酰亞胺化的聚酰亞胺與相應(yīng)的熱酰亞胺化的聚酰亞胺具有相同的熱穩(wěn)定性能；熱酰亞胺化的聚酰亞胺具有相對(duì)較低

4、的介電常數(shù)；幾種化學(xué)酰亞胺化的聚酰亞胺能使液晶在其摩擦表面垂直取向和均勻分布。 再次，本研究以含烷基側(cè)鏈的二胺單體3，5-二氨基苯甲酸-4，-烷氧基苯酯、2，2-雙[4-(3，4-二羧酸基苯氧基)苯基]丙烷二酐和膨脹石墨經(jīng)熱酰亞胺化制得聚酰亞胺復(fù)合薄膜，并對(duì)復(fù)合薄膜進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)、熱性能、力學(xué)性能、電性能和分散形態(tài)等方面的表征。結(jié)果表明，隨著膨脹石墨質(zhì)量百分含量的增加，復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢(shì)：聚酰亞胺復(fù)合薄膜

5、的玻璃化轉(zhuǎn)變?cè)絹?lái)越明顯且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度逐漸降低；聚酰亞胺復(fù)合薄膜的拉伸模量略微變小，但韌性明顯變差；在相同的電場(chǎng)頻率下，隨著膨脹石墨質(zhì)量百分含量的增大，復(fù)合薄膜的介電常數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)；當(dāng)膨脹石墨含量從2％到3％時(shí)，導(dǎo)電粒子開(kāi)始形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，聚酰亞胺復(fù)合薄膜的電學(xué)性能發(fā)生突躍，表現(xiàn)為材料的電阻率突降，因此材料的滲濾閥值在2％到3％之間；掃描電子顯微鏡表明隨著膨脹石墨在復(fù)合體系中質(zhì)量百分含量的增加，膨脹石墨在基體內(nèi)部的分散趨向團(tuán)聚