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）由于分子中同時具有耐熱的芳雜亞胺基團和柔性的酰胺基團，因此具有優(yōu)良的耐熱性、介電性、機械性能和化學穩(wěn)定性，是一種性能卓越的工程材料，廣泛應用于航空、航天和微電子等高技術領域。
　　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，對反應溶劑、溶劑含水量、單體投料順序、反應溫度、反應時間、固含量、單體投料比以及升溫方法等聚合工藝進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的PAI產(chǎn)品特性粘度達到2

2、6.8mL/g，Tg為305.23℃，Td為490.61℃，熱性能高于相關文獻報道的數(shù)據(jù)，達到國內領先水平。本文進一步探索了加入對苯二異氰酸酯(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到29.8mL/g和58.5mL/g，主要研究內容如下:
　　1.以TMA和MDI為反應單體，以NMP或DMF或DMAc為反應溶劑，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)、卡爾費休(Karl Fischer)等表征手段對產(chǎn)品和原料進行分析，研究了單體投料順序、反應溶劑、溶劑含水量以及產(chǎn)物后處理方式等因素對聚合過程的影響。結果顯示:以NMP為反應溶劑，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)抽提處理過的產(chǎn)物各項性能更優(yōu)。
　　2.以TMA和MDI為反應單體進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)等表征手段對產(chǎn)物結構進行了分析并篩選出最優(yōu)的反應條件。實驗結果表明:一步升溫法最佳反應溫度為140℃、最佳反應時間為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為反應單體，研究兩步升溫法制備了二元PAI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)等表征手段對產(chǎn)物結構進行了分析并篩選出最優(yōu)的兩步升溫法的反應條件。結果顯示:兩步升溫法中最佳聚合反應溫度為40℃、最佳聚合反應時間為2h、最佳亞胺化反應溫度為130℃、最佳亞胺化反應時間為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℃，熱性能高于文獻報道水平，達到國內領先水平，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)等表征手段對產(chǎn)物結構進行了分析并篩選出最優(yōu)的第三單體投料量。結果顯示:(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