有机聚硅氧烷是一类集众多特殊性质于一体的新型高分子材料,如耐高低温、低表面能、高透气性、抗氧化、抗紫外线、难燃、生物相容性好等,但其表面附着力和力学性能较差,成本较高等限制了它的广泛应用。聚芳醚是一种性能优异的高性能工程材料,具有优良的耐高温性能、力学性能、介电性质和耐溶剂性等。有机硅和聚芳醚的共聚物兼具其母体聚合物的性能优点,近年来引起了研究者的广泛关注。然而,由于聚芳醚与有机硅的溶解度参数相差很大,使得聚芳醚硬段和聚硅氧烷软段的相容性差,给材料的制备和应用带来了很大困难。本文通过合成新单体分别在聚芳醚和有机硅分子链中引入高效高选择性的炔基和叠氮基的官能团,并以嵌段、接枝、交联方式合成了有机硅-聚芳醚共聚物,由于官能团的引入,避免了以往官能团反应速率低、反应不完全的缺点。随后再以多种方法将共聚物制备成硅组分在厚度方向呈梯度分布的膜材料,最终获得耐高温的梯度功能涂层。具体研究工作包括:首先以氯甲基二甲基氯硅烷为原料,经水解,缩合和叠氮基的亲核取代反应,制备出了二叠氮基四甲基二硅氧烷单体,再和八甲基环四硅氧烷(D4)在阳离子催化下进行开环聚合,得到两端含叠氮基的α,ω-叠氮基的聚二甲基硅氧烷聚合物(PDMS)。以二氮杂萘酮联苯类双酚(DHPZ)和二氟酮(DFK)为原料,经亲核缩聚反应,溴丙炔封端后,得到分子链末端是炔基的聚芳醚酮齐聚物(PPEK)。将上述两种齐聚物进行点击反应成功合成出一系列聚芳醚-有机硅嵌段共聚物(PPEK-b-PDMS),并用FT-IR、1HNMR对嵌段共聚物进行了结构表征,证明所得产物与设计相符。嵌段共聚物DSC扫描曲线有两个明显的玻璃化转变区。其热失重温度曲线存在两个降解区间,分别为250℃-320℃阶段和380℃-600℃阶段,5%的热失重温度在300℃左右。以聚芳醚-有机硅嵌段聚合物为原料,考察聚合物浓度,温度以及成膜溶剂对硅组分在厚度方向上分布的影响。优化制备工艺,成功得到四种不同有机硅链段长度的嵌段共聚物梯度材料。EDX表明四种共聚物膜中硅组分沿厚度方向呈梯度分布,扫描电镜照片显示梯度材料膜断面处,膜表面非常光滑,成均匀的连续相,未出现明显的相分离结构。XPS测试发现有机硅链段在空气一侧富集。接触角测试表明四种梯度膜表面均有疏水性质,且随着嵌段共聚物中PDMS链长增加,接触角也相应增大。其次以苯醌和间氨基苯乙炔为原料,经重氮偶联、还原反应,制备出了含端炔基的新型双酚单体。该单体再与DHPZ和DFK聚合,制备了一系列含垂悬端炔基的聚芳醚酮共聚物(PPHEK)。以六甲基环三硅氧烷为原料,氯甲基二甲基氯硅烷为封端剂,经正丁基锂为催化剂开环聚合,再经叠氮化钠亲核取代,制备了一端含叠氮基的α-叠氮基甲基聚二甲基硅氧烷聚合物(PDMS)。将上述两种聚合物经点击反应成功合成出一系列有机硅接枝聚芳醚的共聚物(PDMS-g-PPHEK),并用FT-IR、1H NMR对聚合物进行了结构表征。DSC扫描结果表明接枝的有机硅链段分子量达到6000时才能同时观察到两个玻璃化转变温度。TGA测试结果表明随着接枝聚合物分子量的增大,有机硅含量在共聚物中组分比例也增大,接枝产物5%的热失重温度逐渐降低。有机硅接枝聚芳醚共聚物在800℃后的残炭率在55%左右。随后以侧链含活性官能团的PPHEK为基体,经过溶液浇铸成膜后,将不同分子量含叠氮基封端的PDMS齐聚物溶液浇铸于聚芳醚薄膜表面,有机硅齐聚物在聚芳醚薄膜表面渗透扩散,最终和聚芳醚基体表面中的炔基官能团发生点击反应,成功制备了聚芳醚有机硅梯度材料。EDX测试表明三种共聚物膜中硅组分沿厚度方向呈梯度分布,扫描电镜照片显示梯度材料膜断面处呈均匀的连续相,两种链段相容性较好。XPS表明梯度材料中有PDMS组分,且随着有机硅齐聚物分子量的增加,梯度膜表面有机硅组分含量增加。材料的接触角随着接枝共聚物中PDMS链长的增加而增加。最后,以聚芳醚砜酮为原料,经氯甲基化,叠氮化反应,制备出了侧链含有叠氮基的聚芳醚砜酮聚合物(AMPPESK)。以3-叠氮基丙基三甲氧机硅烷为原料,经取代反应,制备出3-叠氮基丙基三甲氧机硅烷单体,再与不同硅氧烷单体在阳离子催化下发生缩聚反应,合成出一系列的聚倍半硅氧烷(PSQ)。优化反应条件,所得聚硅氧烷产物经FT-IR、1HNMR等表征,与设计一致。将AMPPESK、PSQ和4,4’-二(2-丙炔氧基)联苯(BP-DE)共固化,DSC测试表明,固化体系在151℃和253℃存在两个放热峰,分别是炔基与叠氮基和端炔基自身的交联峰,二次扫描后未检测到任何峰和Tg值。固化产物的5%热失重温度为293℃,800℃后残炭率为44%,且不溶于任何有机溶剂,表明具有较高的固化程度。以叠氮化的聚芳醚砜酮(AMPPESK)和含叠氮基的聚倍半硅氧烷(PSQ-N3)作为原料,通过配制多组不同组分含量的AMPPESK和PSQ-N3混合溶液,经过多次溶液浇铸,聚芳醚砜酮和聚倍半硅氧烷在催化剂CuBr(Ph3P)3与BP-DE发生点击反应,固化成有机硅组分沿厚度方向呈梯度分布的膜材料。EDX表明该共聚物膜中硅组分沿厚度方向呈梯度分布。SEM显示梯度聚合物膜由很多海绵状孔的多孔层和致密层组成,未发现明显的相分离结构。ATR-FTIR表明AMPPESK和PSQ中的叠氮基与偶联剂中的炔基发生点击反应。XPS结果表明,聚芳醚有机硅梯度膜在表层5nm范围内是以聚硅氧烷为主。接触角测试表明梯度薄膜的接触角与聚硅氧烷薄膜接触角接近。