砜基取代高折射率高透明性聚酰亚胺的合成与性能

首先合成了同时含有砜基与硫醚键的二胺单体,4,4′-双(4-胺基苯硫基)二苯砜(BADPS).采用BADPS分别与4种二酐单体,3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(BPDA)、3,3′,4,4′-二苯醚四羧酸二酐(ODPA)、4,4′-双(3,4-二羧基苯硫基)二苯硫醚二酐(3SDEA)以及1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐(CBDA)通过两步聚合工艺制备了一系列聚酰亚胺(PI).制备的PI薄膜具有优良的综合性能,包括良好的热稳定性、可见光波长范围内优良的透明性以及高折射率与低双折射.10mm厚的PI薄膜在450nm处的透光率超过80%.全芳香族PI(PI-1～PI-3)的折射率＞1.70,双折射＜0.02.     

可溶性含羟基聚酰亚胺的制备及其性能研究

合成了含羟基的二胺单体4,4′-二氨基-4″-羟基三苯甲烷(DHTM),并将该单体分别同六氟异叉丙基二苯四羧酸二酐(6FDA),3,3′,4,4′-二苯醚四羧酸二酐(ODPA)和4,4′,-二(4,4′,-异丙叉二苯氧基)四羧酸二酐(BPADA)反应制备了3种结构的聚酰亚胺。溶解性实验表明,这3种聚合物在非质子极性溶剂中均显示出良好的溶解性。此外,还对聚酰亚胺薄膜进行了拉伸和动态机械热性能测试。     

共聚物链结构对共聚型含氟聚酰亚胺薄膜性能的影响

以4,4'-二氨基-2,2'-双三氟甲基联苯(TFMB)、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)和3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)为反应单体,改变非含氟BPDA单体在二酐中的配比和加料方式制备出一系列共聚型含氟聚酰亚胺(PI)薄膜并表征和分析其性能,研究了共聚物链结构对其性能的影响。结果表明,BPDA单体的加料方式及其在二酐单体中的比例均影响薄膜的性能。共聚型含氟PI薄膜在室温下均溶于非质子极性溶剂,且在可见光范围内有较高的透光率。随着非含氟二酐单体BPDA含量的提高薄膜的光学性能略有降低而其热性能和力学拉伸性能提高。非含氟二酐单体占二酐单体的比例为68.97%的共聚型PI薄膜,在500 nm处的透过率达到96.01%;非含氟二酐单体占二酐单体比例为35.71%的共聚型PI薄膜失重10%的热分解温度为595.23℃,拉伸强度为100.98 MPa。同时,BPDA加料方式的改变对共聚型PI薄膜的光学性能、热学性能和力学拉伸性能均有不同程度的影响。     

微波辐射四元共缩聚聚酰亚胺的合成与表征

以3,3′,4,4′-二苯甲酮二酐(BTDA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、4,4′-二氨基二苯砜(DDS)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为单体,采用微波辐射溶液缩聚得到一种四元共缩聚聚酰胺酸(PAA),然后经亚胺化得到聚酰亚胺(PI)。通过对数比浓黏度(ηinh)、红外光谱(FT-IR)、核磁(1H-NMR)、溶解性测试和热重分析(TGA)对聚合物进行了结构表征和性能测试。结果表明,微波辐射能显著提高反应速度、PAA的相对分子质量和产率;FT-IR表明生成了预期的聚合物;1H-NMR表明PAA亚胺化度达95%以上;溶解性测试表明PAA具有较好的溶解性;TGA表明所合成的PI具有较高的热氧化稳定性和热稳定性。     

环丁烷基聚酰亚胺液晶取向膜的制备及光控取向研究

采用1,2,3,4-环丁烷四酸二酐(CBDA)分别与芳香族二胺单体,包括4,4′-二氨基二苯甲烷(MDA)、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷(DMDA)、3,3′,5,5′-四甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷(TMMDA)、3,3′-二甲基-5,5′-二乙基-4,4′-二氨基二苯甲烷(DMDEDA)、1,1-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-苯基甲烷(PTMDA)以及1,1-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(3′-三氟甲基苯基)甲烷(TFMDA)通过低温溶液缩聚法制备了聚酰胺酸(PAA)型液晶取向剂。采用该系列PAA取向剂装配了液晶盒。测试结果显示,PAA高温固化后形成的聚酰亚胺(PI)取向膜具有良好的耐热稳定性,5%失重温度均超过了450℃。经过波长为254 nm的线性偏振紫外光(LPUV)辐照后,该系列PI取向膜对液晶分子具有良好的取向效果,预倾角(θ_p)为0.28～0.47°。装配的液晶盒的残余直流电压(RDC)最低可达364 mV。     

可溶性透明含氟聚酰亚胺薄膜的合成与性能

利用3种二胺单体1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)二苯醚和4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)六氟丙烷分别与3种二酐单体1,2,3,4-环丁烷四酸二酐(CBDA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)和3,3’,4,4’-二苯醚四酸二酐(ODPA)进行低温溶液缩聚反应,再经热酰亚胺化制备出9种聚酰亚胺(PI)薄膜。结果表明,这些PI具有较好的溶解性,可溶解于氨型强极性溶剂,在弱极性溶剂中也有一定的溶解性;CBDA和ODPA基PI在450 nm处的透光率超过80%,且CBDA基PI的紫外截止波长为310 nm,更接近无色,但其热稳定性最差,5%热分解温度在420℃左右,而PMDA和ODPA基PI的热稳定性较好。     

一类含双叔丁基苯结构聚酰亚胺的合成与性能

通过分子设计制备一种含双叔丁基结构的刚性芳香二胺单体——4,4′-二氨基苯基-3″,5″-二叔丁基甲苯,将该二胺单体分别与3种不同的商品化芳香二酐(3,3′,4,4′-联苯四酸二酐(BPDA)、3,3′,4,4′-二苯醚酐(ODPA)、3,3′,4,4′-二苯酮四酸二酐(BTDA))采用一步高温缩聚制备了3种新型聚酰亚胺NPI(3a～3c)。该类聚酰亚胺具有优异的溶解成膜性能,在室温可溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、间甲酚等高沸点溶剂中,在加热时还能溶解于CHCl_3,CH_2Cl_2,THF等低沸点溶剂,并可通过其聚合物溶液浇铸得到柔韧的薄膜;所制聚酰亚胺薄膜具有优良的热性能,玻璃化转变温度(T_g)范围为262～303℃,在N_2中质量损失10%的温度超过523℃;具有优异的光学性能,所制薄膜还具有较浅的颜色和良好的光学透过性,在450 nm波长光下的透光率为69%～76%,截止波长为341～353 nm。     

具有极低熔体黏度的苯乙炔封端热固性聚酰亚胺树脂

为了开发适于树脂传递模塑(RTM)成型的低熔体黏度热固性聚酰亚胺树脂,采用2,2′,3,3′-三苯二醚四甲酸二酐(3,3′-HQDPA)和3,3′,4,4′-三苯二醚四甲酸二酐(4,4′-HQDPA)的混合物与3种不同的二胺单体合成了3种系列的苯乙炔封端的热固性聚酰亚胺树脂,其中二胺为4,4′-二氨基二苯醚(ODA),4,4’-二氨基-2,2’-双三氟甲基联苯(TFDB)和2-苯基-4,4′-二氨基二苯醚(p-ODA)。文中系统地研究了酰亚胺预聚物的结构和相对分子质量对预聚物的聚集态结构、熔体黏度及对固化后薄膜的热性能、力学性能的影响。研究结果表明,与ODA和TFDB不同,p-ODA的特殊化学结构使得由它合成的酰亚胺预聚物(相对分子质量为750)表现为无定形态,并在低温区具有极低的熔体黏度。它在200℃至280℃区间内任意温度恒温2 h后,熔体黏度都低于1 Pa·s,更适宜RTM成型。     

含氟半脂环透明聚酰亚胺薄膜的制备和性能

分别将脂环族二酐单体1,2,3,4-环丁烷四酸二酐(CBDA,Ⅰ)、1,2,4,5-环戊烷四酸二酐(CPDA,Ⅱ)和1,2,4,5-环己烷四酸二酐(CHDA,Ⅲ)与芳香族含氟二胺1,4-双(4-胺基-2-三氟甲基苯氯基)苯(6FAPB,a)和4,4′-双(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)联苯(6FBAB,b)反应制备两个系列的含氟半脂环族聚酰亚胺(PI),研究了PI薄膜的热性能和光学性能.结果表明,制备出的PI薄膜具有良好的热稳定性,在氮气中起始热分解温度超过450℃、玻璃化转变温度超过250℃,在可见光范围内(400-700 nm)具有优良的透明性,450 nm处的透过率超过88%.两类PI薄膜在光通讯波段(1.30μm与1.55μm)均没有显著的吸收.     

三元共聚聚酰亚胺结构胶的合成及性能研究

以2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)和4,4′-二氨基二苯甲烷(MDA)作为二胺单体,3,3′,4,4′-二苯酮四酸二酐(BTDA)作为二酐单体,N-甲基砒咯烷酮(NMP)为溶剂,通过常规的两步法经热亚胺化合成了三元共聚型聚酰亚胺结构胶。采用傅里叶变换红外光谱表征了聚合物的结构;热重-差热分析(TG-DTA)表明,所合成的聚酰亚胺具有良好的热稳定性,在N2气氛中起始降解温度接近500℃,800℃质量保持率大于50%。单搭接拉伸剪切测试结果表明,所得聚酰亚胺结构胶对不锈钢片的室温粘接强度(LSS)高达14.13MPa,350℃下的拉伸剪切强度达1.91MPa。     

双胺芴基聚酰亚胺的合成及性能

以9,9-双(4-氨基苯基)芴(BAF)为二胺,分别与6种二酐单体——均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐(ODPA)、3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸酐(BTDA)、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)和1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐(CBDA),经室温溶液缩聚反应得到聚酰胺酸溶液,再经化学酰亚胺化反应得到芴基聚酰亚胺(PI)。采用红外光谱、差示扫描量热分析、热重分析、溶解性测试及气体分离性能测试等手段对PI的结构和性能进行了表征。所合成的PI在N-甲基吡咯烷酮(NMP)等强极性溶剂中均具有良好的溶解性,且表现出良好的热性能,玻璃化转变温度(Tg)均在300℃以上,芳香族PI的起始热分解温度也均超过500℃,经600℃热处理的芴基PI,表现出了较好的气体渗透性能,但PI-CBDA膜的气体通量最小。     

6FAPE基含氟聚酰亚胺的结构与性能研究

利用含氟二胺单体4,4'-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)二苯醚(6FAPE),分别与1,2,3,4-环丁烷四酸二酐(CBDA)、3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐(ODPA)、3,3',4,4'-联苯四酸二酐(BPDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)和均苯四甲酸二酐(PMDA)进行低温缩聚反应,经热酰亚胺化制备出5种聚酰亚胺(PI)薄膜,考察了其光学透明性和热性能,研究了聚酰亚胺分子结构与性能的关系.结果表明,CBDA基含氟PI薄膜在可见光波长范围内(400～700nm)具有优异的光学透明性,450nm处的透光率为84.6%,且5种含氟PI薄膜在光通讯波段(1.30μm和1.55μm)均无明显吸收;除CBDA外,含氟PI薄膜均具有良好的热稳定性,5%热失重温度超过530℃;5种含氟PT薄膜的玻璃化转变温度Tg均在200℃以上,且CBDA基舍氟PI薄膜的Tg最高,达到265.5℃.     

溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/SiO2杂化薄膜及性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,4,4′-(六氟异丙烯)二酸酐(6FDA)为二酐单体,4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为二胺单体,采用无水溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺(PI)/二氧化硅(SiO_2)杂化薄膜(PI-SiO_2)。将3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)通过化学键合连接到PI分子链上,使SiO_2颗粒在PI基体中均匀分散。研究了PI-SiO_2杂化薄膜的光学性能和热学性能。随着SiO_2含量的增加,PI-SiO_2杂化薄膜的黄色指数明显降低。在SiO_2添加量为40%(wt,质量分数)条件下,制得的PI-SiO_2的玻璃化转变温度最高为314.7℃,热膨胀系数(CTE)为27.65×10-6/℃,具有较好的热性能。     

基于2-苯基-4,4′-二氨基二苯醚的异构聚酰亚胺

以异构的联苯二酐(BPDA)、二苯醚二酐(ODPA)以及2-苯基-4,4′-二氨基二苯醚(p-ODA)为原料,通过一步法或两步法,合成了一系列异构聚酰亚胺,并表征了这类聚酰亚胺的溶解性、热性能和力学性能。结果表明:基于p-ODA的聚酰亚胺在有机溶剂中具有优异的溶解性;基于p-ODA的异构聚酰亚胺都是非晶结构,且聚酰亚胺的溶解性和玻璃化温度(Tg)呈现3,3′-位3,4′-位4,4′-位的趋势,聚合物Tg250℃。聚合物4,4′-ODPA/p-ODA具有较优的热稳定性,5%热失重温度(T5%)=551℃,聚合物3,4′-ODPA/p-ODA和4,4′-ODPA/p-ODA具有相似的机械性能。异构BPDA/p-ODA系列聚酰亚胺具有相似的热稳定性,T5%550℃,聚合物4,4′-BPDA/p-ODA的机械性能优异,薄膜拉伸强度为182.4MPa、模量为3.5GPa、断裂伸长率为44.2%。     

ODA二胺单体双酮酐型聚酰亚胺的合成与性能EI北大核心CSCD

以4,4'-对苯二甲酰二邻苯二甲酸酐(TDPA)为二酐单体,4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA)和3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)为二胺单体,采用两步法低温溶液缩聚分别合成了2种聚酰亚胺(PI)。采用红外光谱、X射线衍射、差示扫描量热分析、热重分析、拉伸强度测试等对聚合物的结构与性能进行了表征。研究结果表明,制得的聚酰亚胺均具有良好的成膜性,PI(4,4'-ODA)膜的拉伸强度达到262 MPa,玻璃化转变温度(Tg)为297℃; PI(3,4'-ODA)膜的拉伸强度为149 MPa,Tg为261℃。热分解温度都在520℃以上,具有优良的耐热性能及力学性能。     

ODA二胺单体双酮酐型聚酰亚胺的合成与性能

以4,4'-对苯二甲酰二邻苯二甲酸酐(TDPA)为二酐单体,4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA)和3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)为二胺单体,采用两步法低温溶液缩聚分别合成了2种聚酰亚胺(PI)。采用红外光谱、X射线衍射、差示扫描量热分析、热重分析、拉伸强度测试等对聚合物的结构与性能进行了表征。研究结果表明,制得的聚酰亚胺均具有良好的成膜性,PI(4,4'-ODA)膜的拉伸强度达到262 MPa,玻璃化转变温度(Tg)为297℃; PI(3,4'-ODA)膜的拉伸强度为149 MPa,Tg为261℃。热分解温度都在520℃以上,具有优良的耐热性能及力学性能。     

NA封端的异构聚酰亚胺树脂及其复合材料

以2,3,3′,4′-联苯四甲酸二酐(3,4′-BPDA)、4,4′-二氨基二苯甲烷(MDA)或4,4′-二氨基二苯氧醚、5-降冰片烯-2,3-二甲酸酐(NA)为原料,采用改性的单体反应物聚合法(MPMR),合成了两种NA封端的异构聚酰亚胺树脂(ABPR1,ABPR2).该树脂具有较好的加工性能和耐热性能,亚胺化后树脂...     

ODPA/异构ODA共聚酰亚胺的合成及其性能研究

采用3,3′,4,4′-二苯醚四甲酸二酐(3,3′,4,4′-ODPA),4,4′-二氨基二苯醚(4,4′-ODA)和3,4’-二氨基二苯醚(3,4′-ODA)为原料合成了共聚酰亚胺,实验中还以邻苯二甲酸酐(PA)为分子量调节剂,制备了理论分子量为10000的共聚酰亚胺,主要研究了其热性能和结晶性能。结果表明,与均聚型聚酰亚胺(ODPA/4,4′-ODA为原料合成)比较,间位异构体3,4′-ODA的加入使聚酰亚胺的玻璃化转变温度降低。经过等温结晶处理后,能够在DSC测试中出现较明显的熔融峰,而且延长结晶时间或者升高结晶温度有利于晶体的进一步完善。但是当共聚单体3,4′-ODA的加入量增加到10%(摩尔比)时,即使经过较长时间的等温处理,该共聚酰亚胺依然为无定形结构。     

热塑性共聚聚酰亚胺薄膜的合成及性能研究

以2,2′-二甲基-4,4′-二氨基联苯(m-TB)为二胺单体,均苯四甲酸二酐(PMDA)和3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)为二酐单体,N,N′-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用常规的两步法制备了一系列不同二酐比例的热塑性聚酰亚胺,并通过红外光谱仪、X-射线衍射仪、热重分析仪、紫外光谱仪、动态热分析仪、溶解性测试等对共聚聚酰亚胺的结构和性能进行表征.结果表明:在1 780、1 720、1 500、1 380、1 050和725 cm~(-1)处出现明显的吸收峰,说明成功制备了聚酰亚胺材料;共聚聚酰亚胺只在PMDA与BPDA物质的量比为0.2∶0.8时存在结晶峰,其他比例时均为非晶聚合物;亚胺化后的共聚聚酰亚胺在DMSO、DMAc、DMF、NMP和m-cresol中有溶解性,证明成功制备出热塑性聚酰亚胺薄膜;热塑性共聚PI起始分解温度大于500℃,800℃时的质量保持率在50%以上,具有良好的热稳定性;随着聚合物中BPDA含量的提高,热塑性聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度呈现下降的趋势.当紫外光波长达到400 nm时,薄膜的透光率高达57.6%,当波长为760 nm时,薄膜透光率均达到100%,成功制备了透光率较高的聚酰亚胺薄膜.     

PMR型耐高温聚酰亚胺基体树脂及复合材料的制备与性能研究

分别以3,4′-二氨基二苯基醚(3,4′-ODA)和3,3′,4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)作为二胺和二酐单体、5-降冰片烯-2,3-二甲酸酐(NA)作为封端剂，通过调节3种原料的化学计量比，在无水甲醇溶剂中合成了具有不同分子量的预聚体，并通过不同温度下的热处理获得了一系列聚酰亚胺(PI)树脂。结果表明：随着预聚体分子量的增加，固化后PI树脂的热稳定性得到提高，5%热失重温度(T_5%)由460℃升至513℃,10%热失重温度(T_10%)由513℃升至554℃;但是由于交联密度的降低，PI树脂的玻璃化转变温度(T_g)随预聚体分子量的增加从309℃降低至271℃。同时发现，合理的后固化可使PI树脂的耐高温性能得到提高。以该系列PI树脂为基体，采用手糊法制备了一系列碳纤维增强聚酰亚胺(CF/PI)复合材料，它们表现出优良的耐热性能(T_5%:532～595℃,T_10%:631～840℃,T_g:346～422℃)和机械性能(弯曲强度：559～811MPa,...