基于一种新型含菲并咪唑基二胺单体的聚酰亚胺的合成与性能

通过三步反应合成了一种新型具有高度扭曲构型的芳香二胺单体1,2-双(4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基)-菲并[9,10-d]咪唑(PIPOTFA),将它与四种商业化二酐4,4′-六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6FDA)、3,3′,4,4′-二苯醚四甲酸二酐(ODPA)、3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)和3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)通过高温一步法聚合制得了四种聚酰亚胺均聚物。这些聚酰亚胺在N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等非质子极性溶剂中均具有良好的溶解性。热分析测试结果表明,这些聚酰亚胺具有优异的热稳定性,其玻璃化转变温度在265～290℃之间,氮气气氛下5%和10%热失重温度分别为517～561℃和547～587℃,700℃时的残炭率为60%～70%。这些聚酰亚胺薄膜呈淡黄色,在450nm处的透过率为11%～68%,截止波长为375～383nm。     

可溶性ODA-ODPA-BPADA共聚聚酰亚胺的合成与性能

用4,4′-二氨基二苯醚（ODA）作为二胺,3,3′,4,4′-二苯醚四羧酸二酐（ODPA）及2,2-双[4-（3,4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐（BPADA）作为二酐,以N,N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,通过常规的两步法,合成了可溶性共聚聚酰亚胺。用红外光谱（FT-IR）、差示扫描量热（DSC）、热重分析（TG...     

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。     

一类含芴和叔丁基结构聚酰亚胺的合成与性能

以自制含芴双酚化合物9,9-双(3-叔丁基-4-(4-羟基)芴和对氯硝基苯等为起始原料,经2步有机反应,合成了一种新型含芴和大侧基取代芳香二胺单体——9,9-双(3-叔丁基-4-(4-氨基苯氧基)苯基)芴(2)。利用二胺单体2分别与一系列芳香二酐经一步法高温缩聚,制得了一系列聚酰亚胺——PI 3a~3c。其特性黏度在0.69~0.81 d L/g之间。该类聚酰亚胺表现出优异的溶解性能,室温下不仅可以溶于N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等高沸点的有机溶剂,还能溶于低沸点的三氯甲烷、二氯甲烷等溶剂中。该系列聚酰亚胺还表现出良好的热学性能,玻璃化转变温度在285℃以上。空气和氮气中10%热失重温度分别在400℃和500℃以上。所制薄膜的拉伸强度在74.7~85.4 MPa之间,断裂伸长率为6.6%~10.3%,弹性模量1.8~2.7 GPa。     

微波辐射合成共缩聚聚酰胺酸和聚酰亚胺

在微波辐射条件下,采用3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸二酐(BTDA)、4,4’-二氨基二苯甲烷(MDA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为单体,N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,低温合成一种共缩聚聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸(PAA),化学亚胺化脱水环化生成BTDA型共缩聚聚酰亚胺。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)、特性黏度([η])和热重分析(TG)等对聚合物进行了一系列的结构表征和性能测试。结果表明,微波辐射溶液聚合能够提高PAA的特性粘数及产率,微波的引入大大缩短了反应时间;FT-IR表明,在1779 cm-1和1717 cm-1处观察到聚酰亚胺特征峰;TG表明,PI在氮气中500℃左右开始降解,10%热失重温度(Td10%)为567℃。     

BAPP型聚酰亚胺的合成及表征

以二苯醚四甲酸二酐(OPDA)为二酐单体,2,2-双[4(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)为二胺单体,采用两步法制备了一种新型的聚酰亚胺。探讨了反应时间对聚酰胺酸特性黏度的影响,当反应时间为15 h左右时,所得到的聚酰胺酸的特性黏度达到了1.32 g/dL。采用FT-IR和DSC对聚酰胺酸和聚酰亚胺进行了表征,发现聚酰亚胺具有比较低的玻璃化转变温度,为226℃。对产物的力学性能测试结果表明,这种新型聚酰亚胺具有一定的塑性行为,其断裂伸长为29%。     

一种可溶性双酮酐型共聚酰亚胺的合成及性能

以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4’-对苯二甲酰二邻苯二甲酸酐(TDPA)为二酐单体,4,4’-(3-氨基苯氧基)二苯甲酮(BABP)为二胺单体,采用两步法低温溶液缩聚合成了系列双酮酐型共聚酰亚胺。采用红外光谱、X射线衍射、差示扫描量热分析、热重分析、拉伸测试和溶解性能测试对聚合物的结构与性能进行了表征,考察了TDPA/PMDA不同摩尔比对共聚酰亚胺溶解性、耐热性和力学性能的影响。结果表明,双酮酐型聚酰亚胺的玻璃化转变温度随TDPA摩尔含量的增加逐渐下降,溶解性能则逐渐提高,当TDPA/PMDA摩尔比为7/3时,共聚酰亚胺具有优良的耐热性能及力学性能,可溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等极性溶剂。     

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。     

氟化聚吡啶酰亚胺共聚物的合成与性能

利用自制的4-(4-三氟甲基苯基)-2,6-双[3-(4-胺基苯氧基)苯基]吡啶(m,p-3FPAPP)作为二胺单体,3,3′,4,4′-二苯醚四甲酸二酐(ODPA)、2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)作为二酐,通过常规的"两步法"合成了氟化聚吡啶酰亚胺共聚物。通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、溶解性测试、差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG)、紫外光谱(UV-vis)、荧光光谱和循环伏安法,对聚合物的结构和性能进行了表征。结果表明,共聚物有着良好的溶解性能,在氮气氛中,10%失重温度(T10)为556.8℃。此外,聚酰亚胺(PI)在293 nm具有良好的紫外光吸收性能,而且在被甲磺酸质子化后460 nm附近出现非常强的蓝色荧光发射峰,最高已占轨道能级(EHOMO)和最低空轨道能级(ELUMO)分别为-5.32 eV和-2.07 eV。     

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。     

基于5,5′-双[P-(4-氨基苯氧基)苯氧基]联嘧啶聚酰亚胺的合成及性能

氢碘酸、2-氯-5-溴嘧啶、对苯二酚以及对溴硝基苯等为原料,通过碘代、Ullmann、Williamson以及还原等反应合成了5,5′-双[P-(4-氨基苯氧基)苯氧基]联嘧啶,用元素分析,IR和1H-NMR等手段对化合物的组成和结构进行了表征。这种二胺与联苯四酸二酐(BPDA)通过两步法聚合获得含联嘧啶单元的聚酰亚胺,通过红外、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析等实验测试了该类聚合物的结构、热性能、力学性能及结晶性能。新型聚酰亚胺分子结构单元中多个醚键以及联嘧啶单元氮杂原子的极性综合作用,使其玻璃化转变温度达到262℃,具有较好的热稳定性。     

含螺环结构的二胺及其聚酰亚胺的合成与性能

首先,以双酚A和甲磺酸反应合成出3,3,3',3'-四甲基-6,6'-二羟基-1,1'-螺旋双茚满,然后与2-氯-5-硝基三氟甲苯反应得到3,3,3',3'-四甲基-6,6'-双[4-硝基-2-三氟甲基苯氧基]-1,1'-螺旋双茚满,最后在Pd/C-水合肼还原作用下得到3,3,3',3'-四甲基-6,6'-双[4-氨基-2-三氟甲基苯氧基]-1,1'-螺旋双茚满。采用上述二胺单体分别与1,2,3,4-环丁烷四酸二酐、均苯四甲酸二酐、联苯二酐、3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐、3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐和六氟二酐通过两步法制备出6种含螺环结构的聚酰亚胺(PI)。采用核磁、红外光谱、X射线衍射、紫外-可见光谱、热重分析、差示扫描量热分析和溶解性测试等手段表征了所得化合物和PI的结构与性能。研究结果表明,这些含螺环的PI主要表现为非晶结构和较大的分子链间距离,且具有良好的溶解性、光学性能和热性能。     

Synthesis and characterization of novel hyperbranched polyimides/attapulgite nanocomposites

Novel hyperbranched polyimides/attapulgite (HBPI/AT) nanocomposites were successfully synthesized by in situ polymerization. HBPI derived from novel 2,4,6-tri[3-(4-aminophenoxy)phenyl]pyridine (TAPP) and 2,2-bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]propane dianhydride (BPADA). 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI) modified AT copolymerized with HBPI and the nanocomposites formed multilinked network. Chemical structure, morphology, thermal behavior, and mechanical properties of nanocomposites were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscope (SEM), thermal gravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA), and tensile testing et.al. Results indicated that modified AT was homogeneously dispersed in matrix and resulted in an improvement of thermal stability, mechanical properties and water resistance of HBPI/AT nanocomposites.     

基于S,S′-双（对氨基苯基）对二苯砜聚酰亚胺的合成与性能表征

以对氨基苯硫酚与4,4′-二氯二苯砜为原料,合成出芳香二胺单体S,S′-双（对氨基苯基）对二苯砜,反应产率为70.26%。以此芳香二胺和三种不同芳香二酐为单体,通过低温聚合反应合成了高分子量的聚酰胺酸,热亚胺化的产物在极性强的溶剂中具有较好的溶解性。差示扫描量热（DSC）和热重分析（TG）等测试表明,三种聚合物均为无定...     

含噁唑环聚酰亚胺的制备及性能

以刚性棒状结构的2,6-二(对氨基苯)苯并[1,2-d;5,4-d’]二口恶唑为单体,采用两步法与三种不同结构的酸酐合成出了新型含口恶唑环聚酰亚胺薄膜。对聚酰亚胺的预聚体——聚酰胺酸的制备工艺的影响因素进行了详细的研究,聚酰胺酸的特性黏度均达到1.0dL/g以上,通过热环化处理得到了分子量较高的聚酰亚胺薄膜。经红外光谱测定,聚酰胺酸完全转化成聚酰亚胺。薄膜玻璃化温度均高于280℃,空气中热失重温度在520℃以上,表现出优异的热稳定性。     

几种可溶性聚酰亚胺的合成与性能表征

以3,5-二硝基溴苯与对甲基苯酚为原料,合成出中间产物3,5-二硝基-4'-甲基-二苯基醚,再用钯/碳还原得到芳香二胺单体3,5-二氨基-4'-甲基-二苯基醚,以此芳香二胺和四种不同芳香二酐为单体,通过低温聚合反应合成了高分子量的聚酰胺酸,热亚胺化的产物在极性强的溶剂中具有较好的溶解性.差示扫描量热(DSC)和热重法(...     

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℃.     

无色透明耐高温聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

分别采用两种联苯型二酐单体,对称结构的3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(s-BPDA)以及不对称结构的2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐(a-BPDA)与含氟芳香族二胺1,4-双(4'-氨基-2'-三氟甲基苯氧基)联苯(TFDAB)通过两步缩聚法制备了两种聚酰亚胺材料PI-1(s-BPDA/TFDAB)与PI-2(a-BPDA/TFDAB).研究结果表明,不对称结构可以显著增加PI薄膜在可见光区的透明性.25μm厚的PI-2薄膜在450nm处的透光率达到93%,而同样厚度的PI-1薄膜的透光率只有67%.此外,在PI分子结构中引入不对称结构不会牺牲材料的耐热稳定性、力学性能与介电性能.     

乙酯官能化聚酰亚胺的热致重排及其对CO2的吸附性能

先使两种含有邻羟基和大体积结构的二胺单体3,3’-二氨基-4,4’-二羟基四苯基甲烷(DDTPM)和9,9-双(3-氨基-4-羟基苯基)芴(BAHPF)分别与六氟二酐(6FDA)进行低温溶液缩聚反应并经化学酰亚胺化得到两种乙酯官能化的聚酰亚胺(PI),然后在425℃氮气氛围中进行热处理制备出相应的热致重排(TR)聚合物。使用红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(NMR)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线衍射仪(XRD)以及Autosorb iQ2等手段表征两种PI和TR聚合物的结构和性能,研究了乙酯官能化聚酰亚胺的热致重排及其CO₂吸附性能。结果表明：PI(DDTPM-6FDA)和PI(BAHPF-6FDA)都发生了部分热致重排反应,且含有两个苯基的PI比含有芴基的PI具有更宽的重排温度范围。它们均具有较高的玻璃化转变温度(T_g)和较宽的晶面间距。TR(DDTPM-6FDA)和TR(BAHPF-6FDA)的比表面积分别为198和582 m²/g,孔径为0.42和0.44 nm,均为微孔聚合物材料,后者对CO₂的吸附能力更强。