聚酰胺酸合成工艺与聚酰亚胺膜制备及表征

聚酰亚胺是一类新型高性能的聚合物材料,是由聚酰胺酸脱水环化而成,因此高分子量的聚酰胺酸是获得高性能PI的前提。探讨了聚酰胺酸合成过程中的影响因素,得出了合成高分子量的聚酰胺酸的最佳工艺条件为:均苯四羧酸二酐与4,4' 二氨基二苯醚摩尔比为1.015～1.020∶1,反应温度20℃,反应时间为3h,聚酰胺酸在N 甲基 2 吡咯烷酮中的特性粘度为0.62dL/g左右。采用热转化法将聚酰胺酸脱水环化制备成均苯型聚酰亚胺膜,通过差示扫描量热法、红外光谱等进行了表征,其玻璃化转变温度为365～385℃,拉伸强度达192.4MPa,表明得到的聚酰亚胺膜具有优良的机械性能。     

均苯型聚酰亚胺的合成与性能研究

采用均苯四甲酸二酐和4,4'-二胺基二苯醚合成均苯型聚酰亚胺,考察了两步法合成聚酰亚胺过程中单体摩尔比、加料顺序、反应温度、反应时间对聚酰胺酸溶液粘度的影响,得到了中间体聚酰胺酸的最佳合成条件为,采用正加料法,单体PMDA/ODA摩尔配比为1.02∶1,反应温度为20℃,反应时间为3h,聚酰亚胺的热分解温度为594℃,玻璃化温度为247℃.     

含噁唑环均苯型聚酰亚胺的制备和表征

为了提高聚酰亚胺材(PI)料的耐热性能,以2,6-二(对氨基苯)苯并[1,2-d;5,4-d]二噁唑为单体,采用两步法与均苯四甲酸二酐(PMDA)合成出了新型聚酰亚胺薄膜.采用红外光谱、热分析等手段对其结构与性能进行了表征.测定了聚酰亚胺的预聚体-聚酰胺酸(PAA)的特性黏度达到1.18dL/g,玻璃化温度343℃,在空气中热失重温度为626℃,表现出优异的热氧化稳定性.评价了聚酰亚胺在各种溶剂中的溶解性能,均不溶于常规的极性溶剂,甚至在浓硫酸中也不溶解.经红外光谱测定,聚酰胺酸基本转化成聚酰亚胺.     

含噁唑环支链的苯氧型共聚聚酰亚胺的合成与表征

以3,5-二硝基苯甲酰氯和邻氨基苯酚为原料合成了含苯并噁唑基团的二胺,然后将其与二氨基二苯醚(ODA)和二苯醚四甲酸二酐(ODPA)进行常温共聚合成聚酰胺酸,最后采用两步法合成了含苯并噁唑支链的可溶性聚酰亚胺(PI)。采用红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)等测试手段分析了该PI的结构、热性能和在各溶剂中的溶解性能。实验结果表明,经300℃热处理1h后,聚酰胺酸转化为酰亚胺化比较完全;引入苯并噁唑支链基团可以提高PI的耐热性,其玻璃化转变温度(Tg)在300℃左右,初始热分解温度为552.5℃;该PI在强极性溶剂中溶解性能良好,但不溶于一般的极性溶剂中,说明其在提高加工性能的同时仍能保持耐一般溶剂的性能。     

长链聚酰亚胺的制备与表征

以长链二胺4,4' 二(4 氨基苯氧基)二苯砜(BAPS)为单体,采用两步法分别与二酐PMDA、ODPA、BPADA合成了3种链长的聚酰亚胺。实验利用GPC监测0 05mol/L聚酰胺酸(PAA)的数均聚合度(Xn)及相对分子质量分布随缩聚时间的变化关系,结果表明该反应为一逐步缩聚反应,缩聚速率随二酐电子亲和性(EA)的递增而增加;与预聚体聚酰胺酸相比,热处理环化得到聚酰亚胺其数均分子质量( Mn)和特性粘度[η]均有所下降,而分布指数(D)增大。此外还利用红外光谱(FTIR)、差分扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)等对聚酰亚胺进行了表征,结果表明聚酰亚胺(PI)的玻璃化温度(tg)和热分解温度(td)随着聚合单元长度的增加而降低。     

多壁碳纳米管改性双组分环氧树脂的研究

采用熔融法制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)改性双组分环氧树脂,采用DSC热分析仪、万能拉力机对改性后的环氧树脂的结构及性能进行了研究。结果表明,随着多壁碳纳米管(MWCNTs)添加量的增加,复合材料的玻璃化转化温度不断提高,当MWCNTs的质量分数为0.5%时,环氧树脂的玻璃化转化温度可提高10℃,铝-铝拉伸剪切强度由24.5 MPa提高到27 MPa。     

不同亚胺化温度对聚酰亚胺无纺布膜性能的影响

本文以聚酰亚胺酸（PAA）为纺丝液,采用高压静电纺丝技术制备了醚酐型（ODPA—ODA型）PAA无纺布,通过不同的亚胺化温度获得ODPA—ODA型聚酰亚胺（PJ）无纺布。利用红外光谱仪、扫描电子显微镜和电子万能试验拉伸机研究了不同亚胺化温度对PI无纺布性能的影响。结果表明：当亚胺化温度为250℃时,聚酰胺酸只是部分发生了亚胺化;亚胺化温度为300℃,聚酰胺酸开始完全亚胺化成为聚酰亚胺,同时,聚酰亚胺纤维出现了不同程度的收缩、弯曲和交联;当亚胺化温度从2500（2升高到300℃时,PI无纺布薄膜的拉伸强度由4．92MPa提高到7．76MPa,断裂伸长率从11．3％增加到29．5％。     

聚酰亚胺/聚苯胺-TiO_2复合薄膜制备及表征

以4,4'-二氨基二苯醚(ODA)和均苯四甲酸二酐(PMDA)为单体,以聚苯胺-二氧化钛(PANI-TiO_2)为掺杂物,用原位聚合和超声振荡法制得聚酰胺酸/聚苯胺-二氧化钛溶液,经热亚胺化制得聚酰亚胺/聚苯胺-二氧化钛(PI/PANI-TiO_2)复合薄膜。采用FTIR、SEM、TG-DTG、介电常数、电子万能试验机等对复合薄膜的结构、形貌和性能进行了表征与测试。结果表明:PI/PANI-TiO_2薄膜的热亚胺化完全,PANI-TiO_2粒子在PI基体中分布均匀。掺杂10%(以反应制得PI的质量为基准,下同)PANI-TiO_2的PI/PANI-TiO_2复合薄膜的综合性能优于纯PI,其拉伸强度由纯PI的14.8 MPa提高到43.8 MPa;初始分解温度由纯PI的435℃提高到518℃,800℃时的残炭量达到57.7%;介电常数由3.38提高到3.86,介电损耗由0.0013提高到0.0040。     

热处理对聚芳醚腈/改性石墨复合材料性能的影响

采用邻苯二甲腈预聚物物理包覆的方法改性纳米石墨薄片,熔融挤出制备了聚芳醚腈(PEN)/纳米石墨薄片复合材料。研究了纳米石墨对PEN的增强作用,并重点研究了热处理对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,纳米石墨薄片对PEN有很好的增强作用,其质量分数为10%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度分别提高了10%和25%。从SEM分析可以看出,邻苯二甲腈预聚物(PNP)改性的纳米石墨薄片均匀地分散在PEN基体中,并且增强了与PEN的界面作用力。PEN/纳米石墨薄片复合材料在290℃热处理2h,其弯曲强度提高40%,玻璃化转变温度提高了13℃,初始分解温度提高了近15℃。从红外图谱可以反映出,复合材料热处理后力学性能和热性能的提高是因为PNP和PEN之间发生了一定程度的交联反应,这种交联反应使PEN与纳米石墨薄片的界面作用力大大增强。     

含嗯唑环支链的苯氧型共聚聚酰亚胺的合成与表征

以3,5-二硝基苯甲酰氯和邻氨基苯酚为原料合成了含苯并嗯唑基团的二胺,然后将其与二氨基二苯醚（ODA）和二苯醚四甲酸二酐（ODPA）进行常温共聚合成聚酰胺酸,最后采用两步法合成了含苯并嗯唑支链的可溶性聚酰亚胺（PI）。采用红外光谱（FT—IR）、差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）等测试手段分析了该PI的结构、热性能和在各溶剂中的溶解性能。实验结果表明,经300℃热处理1h后,聚酰胺酸转化为酰亚胺化比较完全;引入苯并嗯唑支链基团可以提高PI的耐热性,其玻璃化转变温度（L）在300℃左右,初始热分解温度为552．5℃;该PI在强极性溶剂中溶解性能良好,但不溶于一般的极性溶剂中,说明其在提高加工性能的同时仍能保持耐一般溶剂的性能。     

聚酰胺酸纤维热酰亚胺化的研究

采用聚酰胺酸纤维热酰亚胺化处理方法制备聚酰亚胺纤维,研究了不同热处理条件对聚酰亚胺纤维性能的影响。结果表明,采用定长处理和持续升温方式,真空氛围,热处理温度420℃,得到的聚酰亚胺纤维性能较好,其断裂强度达5.06 cN/dtex。     

新型均苯型芳香族聚酰亚胺的研究

以二步法制备了一种新型均苯型芳香族聚酰亚胺。测定了聚酰亚胺的预聚体———聚酰胺酸特性粘度 (Iv)随反应时间的变化曲线 ,聚酰亚胺在N 甲基 2 吡咯烷酮 (NMP)中的特性粘度在 1.2dL/g左右 ,玻璃化温度高于2 5 0℃ ,在氧气中失重 5 %的温度在 5 0 0℃以上。经红外光谱测定 ,样品在 1780cm-1和 1380cm-1附近观察到聚酰亚胺的特征峰     

湿度传感器用聚酰亚胺材料亚胺化工艺研究

利用红外光谱、差热和热失重等分析手段,对聚酰胺酸(PA)的亚胺化工艺过程进行了研究,分析了聚酰亚胺薄膜样品在热演化过程中的分子结构变化,揭示了PA向聚酰亚胺(PI)转化的物理化学过程。实验发现,70～110℃之间各种溶剂挥发比较激烈,PA环化脱水转为PI的亚胺化反应在250℃已经基本完成。如果在150℃以下缓慢升温,使溶剂和化学反应生成物充分挥发,或在真空环境下进行亚胺化,有利于避免敏感膜出现气孔或开裂。     

甲基纳迪克酸酐固化环氧化SIS的研究

通过DSC,FTIR,动态力学分析(DMA),热失重分析(TGA)及拉伸性能测试研究了环氧化聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(ESIS)/甲基纳迪克酸酐(MNA)体系的固化特性。结果表明,MNA可以与ESIS少量的环氧基团反应,使之轻度交联,从而使其玻璃化转变温度提高了25℃,固化后的起始分解温度基本达到300℃。固化前后的拉伸曲线呈现一种橡胶拉伸与塑料拉伸的转变,拉伸强度也提高到22 MPa。     

苯乙炔苯酐型热固性聚酰亚胺的合成与表征

以4-溴代苯酐为原料,二(三苯基膦)二氯化钯为催化剂,三苯基膦为配体,三乙胺为反应副产物吸收剂,在非质子性溶剂N,N-二甲基乙酰胺中与苯乙炔进行交叉偶联反应,制得4-苯乙炔苯酐,然后以其为封端剂制备了聚酰亚胺;对苯乙炔苯酐及其封端的聚酰亚胺进行了结构及性能的表征.结果表明,用苯乙炔苯酐封端的聚酰亚胺,交联后薄膜的最高拉伸强度和最大断裂伸长率分别为112.9 MPa和20.7%,聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度和5%的热分解温度分别为313.1℃和550.0℃.     

热处理过程中聚酰亚胺纤维结构与性能的演变

以联苯二酐与2,5-二(4-氨基苯基)嘧啶、4,4-二氨基二苯醚进行共聚,制备高相对分子质量的聚酰胺酸(PAA)纺丝原液,采用湿法纺丝、热环化、热拉伸制备共聚聚酰亚胺(PI)纤维,研究了热处理过程中PI纤维结构与性能的演变过程。结果表明:当热环化温度高于300℃时,PAA基本环化形成PI结构;在热拉伸作用下,PI纤维的凝聚态结构更加规整,且随拉伸倍数的提高,纤维的晶区取向度增加,同时伴随着力学性能的提升;当热拉伸倍数为2.00时,所得PI纤维的力学性能最佳,其拉伸强度及拉伸模量分别可达到21.8 cN/dtex和642.7 cN/dtex。     

共聚与机械共混对PMDA/ODA型聚酰亚胺性能的影响

针对均苯四甲酸二酐/二氨基二苯醚(PMDA/ODA)型聚酰亚胺(PI)难以溶解或熔融、柔韧性较差,以1,3-双(4氨-基苯氧基)苯(BAPB134)、ODA和PMDA为原料,通过共缩聚和机械共混分别制备了一系列共聚聚酰亚胺(CoPI)和共混聚酰亚胺。采用IR、TGA、DSC、XRD和拉伸等手段,对其结构和性能进行了研究。结果表明,CoPI薄膜为非晶态结构,玻璃化转变温度和起始分解温度分别在322℃和544℃以上,断裂伸长率由12%平均提高到54%,拉伸强度均超过100 MPa,但弹性模量平均降低了29%;共混PI的聚集态结构和性能与PMDA/ODA型PI相近。     

歧化松香乙烯基酯单体及其与苯乙烯共聚材料的制备与性能

利用歧化松香和甲基丙烯酸缩水甘油酯为原料,通过环氧开环酯化反应制得了歧化松香甲基丙烯酸甘油二酯(DR–GMA)单体,然后加入一定量的反应型稀释剂苯乙烯制得DR–GMA单体/苯乙烯共聚材料。傅立叶变换红外分析表明,DR–GMA单体已经成功制备,制备的共聚材料中DR–GMA与苯乙烯已经完全共聚;扫描电子显微镜分析表明,苯乙烯和DR–GMA形成了较好的致密交联结构共聚物;弯曲性能测试表明,共聚材料具有一定的弯曲强度,其弯曲强度可达到11.92 MPa;动态热机械分析表明,共聚物具有较高的玻璃化转变温度,其玻璃化转变温度保持在90～110℃范围内;热重分析表明,共聚材料具有优异的热稳定性,其初始分解温度高达370℃。     

电位滴定法测定聚酰胺酸固相热环化动力学

针对二步法合成聚酰亚胺的固相热环化过程,采用改进的自动电位滴定法和GPC测定了反应的剩余聚酰胺酸含量及相对分子质量随反应时间及反应温度的变化。结果表明:聚合物平均相对分子质量随热处理时间和温度的增加而逐步增大,相对分子质量分布指数则呈现先增后降的变化趋势。聚合物剩余聚酰胺酸的质量分数随热处理时间增加而逐渐降低,并出现初期的快速和后期的慢速2个阶段。提高热处理温度,则环化速率明显增大,环化程度亦增大。采用两步一级动力学模型关联并得到了2个阶段的热环化动力学参数,快速和慢速阶段的活化能较为接近,而指前因子和过渡熵相差较大。     

多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料制备及其性能研究

聚酰亚胺的前聚体,聚酰胺酸,是通过4,4-二氨基二苯醚(ODA)与3,3,4,4二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)反应制备的。未改性的、酸改性和胺改性的多壁碳纳米管(MWCNT)被分别地单独加入到聚酰胺酸溶液中,并加热至300℃,从而制成聚酰亚胺/碳纳米管复合材料。扫描型电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的显微照片表明,酸改性的多壁碳纳米管和胺改性多壁碳纳米管在聚酰亚胺基体中被均匀一致地分散开。通过对酸和胺改性的多壁碳纳米管MWCNTS对多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料的表面和体积电阻率的影响进行了研究。了解到该纳米复合材料的表面电阻率ITES从1.28×10^(15)Ω/cm^(2)(纯聚酰亚胺),降到7.59×10^(6)Ω/cm^(2)(26.98%的未改性的多壁碳纳米管含量)。除此之外,添加多壁碳纳米管影响了纳米复合材料的玻璃化转变温度。改性多壁碳纳米管意义就是提高了纳米复合材料的机械性能。多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料的拉伸强度从10^(2)MPa(纯的聚酰亚胺)增加到134 MPa(6.98%酸改性多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料)。