论文部分内容阅读
聚酰亚胺(PI)是一类分子主链中含有酰亚胺环的高分子聚合物,其具有很多优异的性能,如优异的热性能、电性能以及机械性能,因此,其被广泛的应用在航空航天、微电子、原子能工业、国防技术、机械等高技术领域。但由于其存在着一定的缺点,如不溶于大多数有机溶剂、粘结性差、熔点太高、加工困难等。这导致其应用受到了一定的限制。为满足一些特殊领域不断发展的需要,开发功能性聚酰亚胺材料,如高透明性、高溶解性或低介电常数等已成为现今最引人注目的焦点之一。 本文通过在聚酰亚胺的主链中引入三氟甲基、硅氧烷链段、柔性醚氧键等以改善聚酰亚胺的透明性、溶解性和介电常数等性能。采用FT-IR、1H-NMR、元素分析等手段对所制得的单体和聚合物结构进行表征和分析,同时,利用TGA、DSC和UV-Vis等仪器对聚酰亚胺材料的各种性能如热性能、透明性和溶解性等进行表征和分析。主要的研究内容和结论如下: 1、以降冰片烯二酸酐和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为原料,经硅氢加成反应制得含硅二酐(SCDA)。在这部分采用单因素实验探讨了合成条件对产率的影响,如反应温度、催化剂用量、原料摩尔比以及反应时间。实验结果表明最佳的反应条件为:反应温度=90℃;催化剂用量=1mL(Pt%=0.37%);NA/TMDS=1.8/1和反应时间=3h,最佳产率为74.6%。产物(SCDA)通过FT-IR、1H-NMR和元素分析进行了结构表征,并通过DSC对产物(SCDA)的热性能进行了测定研究。 2、以三种二酚化合物和2-氯-5-硝基三氟甲苯为基本原料,在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,经亲核取代反应制得三种含氟的二硝基化合物(2a,2b,2c),2,2-双[4-(4-硝基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]丙烷、1,4-双(2-三氟甲基-4-硝基苯氧基)苯和4,4-双(4-硝基-2-三氟甲基苯氧基)二苯醚。再以Pd/C作为催化剂,水合肼作为还原剂,将上述三种含氟的二硝基化合物还原为三种含氟的二胺化合物(3a,3b,3c),2,2-双[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]丙烷、1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯和4,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)二苯醚。各步产物(2a、2b、2c和3a、3b、3c)通过FT-IR、1H-NMR和元素分析进行了结构表征,并通过DSC对各步产物(2a、2b、2c和3a、3b、3c)的热性能进行了测定研究。 3、使用第一步合成的含硅二酐单体与4,4-六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6FDA)和4,4-二氨基二苯醚(ODA)分别在该含硅二酐单体不同含量为0%、5%、15%和25%的条件下,与DMF中经共聚得到固含量为15%的聚酰胺酸溶液,再经涂膜和热亚胺化,得到相应的聚酰亚胺薄膜(PI-0、PI-1、PI-2、PI-3)。通过TGA、DSC、紫外可见光谱和溶解测试对这些薄膜(PI-0、PI-1、PI-2、PI-3)进行了性能分析。 以第一步合成的含硅二酐单体(SCDA)、第二步合成的三种含氟二胺单体(3a,3b,3c)以及6FDA为原料,应用传统的两步合成法合成了三种新型的、有机可溶的、颜色较浅的和具有良好热稳定性的既含氟由含硅的聚酰亚胺薄膜(5a,5b,5c)。所得的氟硅聚酰亚胺薄膜(5a,5b,5c)用FT-IR、DSC、TGA、UV-Vis和溶解性测试等手段对他们的结构及性能进行了测试。 4、以烯丙基胺与4,4-六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6FDA)在冰乙酸中反应制备一种含氟的双酰亚胺化合物(Ⅰ);在氯铂酸的催化作用下,该化合物与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷通过硅氢加成反应合成了一种新型的含氟硅聚酰亚胺(Ⅱ)。各步产物均进行了结构表征,并对各步产物的热性能进行了测定研究。 最后,作者提出了一些建议,以供相关研究人员参考。