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近年来,由于可持续发展的需要,生物基聚合物发展越来越多地受到人们的关注。最近随着芳香族生物基单体5-羟甲基糠醛发展,由此衍生的2,5-呋喃二甲酸越来越多地用作制备新型生物基聚合物。尽管如此,其在生物基聚酰亚胺方面的研究还依然是空白。为进一步拓展2,5-呋喃二甲酸在聚酰亚胺方面的应用,本论文从基于2,5-呋喃二甲酸的聚酰亚胺出发,在以下几个方面开展了研究工作:1.成功合成了两种新型的基于2,5-呋喃二甲酸二胺,N,N’-双(4-氨基苯基)呋喃-2,5-二甲酰胺(m-FDDA)和N,N’-双(3-氨基苯基)呋喃-2,5-二甲酰胺(p-FDDA),并采用常规的两步法成功合成了一系列聚酰亚胺。研究发现(1)基于2,5-呋喃二甲酸的聚酰亚胺具备很好热稳定性(Td5%都超过400℃)。(2)热膨胀系数(CTE)随芳香二酐柔性的增加而增加(CTE值:BPDA<6FDA<BPADA)。(3)具有较好的机械性能,抗拉强度和拉伸模量随主链刚性的提高而增长(BPDA>6FDA>BPADA)。(4)大多数可溶解在在m-cresol、NMP、DMAc等常用有机溶剂中。(5)基于p-FDDA的聚酰亚胺(PI)具有较高的玻璃化转变温度(Tg)值,比对应的m-FDDA型PI的Tg值更大,在聚合物中引入呋喃后,聚合物主链的刚性平面构象有助于聚酰亚胺得到更高的Tg;此外,p-FDDA型PI比m-FDDA型PI具备更好热稳定性。2.成功合成了一种新型的含三氟甲基的生物基全芳香型二胺,N,N’-双(4-氨基-2-(三氟甲基)苯基)呋喃-2,5-二甲酰胺(TFFDA),并采用常规的两步法成功合成了一系列高溶解性聚酰亚胺,研究发现:(1)聚合物在m-cresol、NMP、DMAc、丙酮和THF等常用有机溶剂中表现出良好的溶解度。(2)侧基三氟甲基的引入会降低聚合物Tg。TFFDA基的聚酰亚胺具备很好热稳定性(Td5%都超过400℃)。(3)TFFDA基聚酰亚胺的CTE的值随芳香二酐的柔性连接的增加而增加(CTE值:BPDA<6FDA<BPADA)。(4)聚酰亚胺薄膜具有良好的力学性能,在这些聚酰亚胺薄膜中,PI-1-a具有最高的抗拉强度和拉伸模量(分别为95 MPa和2.7GPa),这是由BPDA的刚性结构所致。TFFDA基聚酰亚胺(PI-1-a~PI-1-c)在500 nm波长范围光学透过率不到70%,透光性能明显低于p-FDDA基聚酰亚胺类似结构。3.验证了2,5-呋喃二甲酸基聚酰亚胺主链中呋喃基团与双马来酰亚胺通过Diels-Alder反应实现交联的可行性。研究发现:(1)交联聚酰亚胺在m-cresol、NMP、DMAc、丙酮和THF中只溶胀不溶解,且随着交联反应体系中双马来酰亚胺含量的增加,交联程度提高,溶胀率逐渐降低。(2)交联可以明显提高聚酰亚胺的Tg。(3)交联之后的聚酰亚胺(PI-1-10~PI-1-100和PI-2-100)的CTE值进一步降低。(4)交联之后的聚酰亚胺(PI-1-10~PI-1-100和PI-2-100)包括抗拉强度和拉伸模量在内的机械性能明显增强。(5)呋喃基团与双马来酰亚胺之间Diels-Alder反应引起的交联作用会削弱聚酰亚胺的透明性能。