二異氰酸酯法制備聚酰胺酰亞胺工藝研究.pdf

1、聚酰胺酰亞胺（PAI）由于分子中同時(shí)具有耐熱的芳雜亞胺基團(tuán)和柔性的酰胺基團(tuán)，因此具有優(yōu)良的耐熱性、介電性、機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，是一種性能卓越的工程材料，廣泛應(yīng)用于航空、航天和微電子等高技術(shù)領(lǐng)域。
　　本文以偏苯三酸酐(TMA)和二苯甲撐二異氰酸酯(MDI)為原料研究了二元PAI的聚合工藝，對(duì)反應(yīng)溶劑、溶劑含水量、單體投料順序、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、固含量、單體投料比以及升溫方法等聚合工藝進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的PAI產(chǎn)品特性粘度達(dá)到2

2、6.8mL/g，Tg為305.23℃，Td為490.61℃，熱性能高于相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的數(shù)據(jù)，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。本文進(jìn)一步探索了加入對(duì)苯二異氰酸酯(PPDI)或者甲苯二異氰酸酯(TDI)為第三單體的改性PAI的聚合工藝，初步優(yōu)化了投料比例，產(chǎn)品的特性粘度分別達(dá)到29.8mL/g和58.5mL/g，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.以TMA和MDI為反應(yīng)單體，以NMP或DMF或DMAc為反應(yīng)溶劑，研究了一步升溫法制備二元PAI的聚合條件。利用

3、特性粘度、差示掃描量熱法(DSC)、熱失重(TGA)、卡爾費(fèi)休(Karl Fischer)等表征手段對(duì)產(chǎn)品和原料進(jìn)行分析，研究了單體投料順序、反應(yīng)溶劑、溶劑含水量以及產(chǎn)物后處理方式等因素對(duì)聚合過(guò)程的影響。結(jié)果顯示:以NMP為反應(yīng)溶劑，先投MDI，后逐步加入TMA的方法、并采用減壓蒸餾方法除水以及經(jīng)抽提處理過(guò)的產(chǎn)物各項(xiàng)性能更優(yōu)。
　　2.以TMA和MDI為反應(yīng)單體進(jìn)一步研究一步升溫法制備了二元PAI聚合工藝。利用紅外光譜(FTIR)

4、、特性粘度、差示掃描量熱法(DSC)、熱失重(TGA)等表征手段對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析并篩選出最優(yōu)的反應(yīng)條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:一步升溫法最佳反應(yīng)溫度為140℃、最佳反應(yīng)時(shí)間為4h、最佳單體摩爾比為nMDI∶nTMA=1.05∶1、最佳固含量為20％，所得最優(yōu)產(chǎn)物特性粘度為20.8mL/g，Tg為260.31℃，Td為448.12℃。
　　3.以TMA和MDI為反應(yīng)單體，研究?jī)刹缴郎胤ㄖ苽淞硕狿AI產(chǎn)物。利用紅外光譜(FTIR)、特性

5、粘度、差示掃描量熱法(DSC)、熱失重(TGA)等表征手段對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析并篩選出最優(yōu)的兩步升溫法的反應(yīng)條件。結(jié)果顯示:兩步升溫法中最佳聚合反應(yīng)溫度為40℃、最佳聚合反應(yīng)時(shí)間為2h、最佳亞胺化反應(yīng)溫度為130℃、最佳亞胺化反應(yīng)時(shí)間為4h、最佳單體摩爾比為nMDI∶nTMA=1.05∶1、最佳固含量為20％，所得最優(yōu)產(chǎn)物特性粘度為26.8mL/g，Tg為305.23℃，Td為490.61℃，熱性能高于文獻(xiàn)報(bào)道水平，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并

6、且產(chǎn)物具有優(yōu)異的耐溶劑性能。
　　4.在TMA和MDI中再加入第三單體PPDI或者TDI研究三元PAI聚合工藝，制備了改性PAI產(chǎn)物。利用核磁共振氫譜(1H-NMR)、特性粘度、差示掃描量熱法(DSC)、熱失重(TGA)等表征手段對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析并篩選出最優(yōu)的第三單體投料量。結(jié)果顯示:(1)最優(yōu)nMDI∶nTDI=7∶3，，最優(yōu)T-PAI產(chǎn)物特性粘度為29.8mL/g，Tg為280.76℃，Td為480.16℃;(2)最優(yōu)nM