含砜基聚酰亚胺的合成及其中空纤维膜的制备（英文）

以4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)与4,4'-双(4-氨基苯氧基)二苯砜(BAPS)为反应单体,以N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂,合成了聚酰胺酸(PAA),将PAA溶液采用流延成膜的方法制备成薄膜;另外,将PAA溶液采用干-湿法纺丝工艺制得PAA中空纤维膜,再将PAA薄膜及其中空纤维膜在300℃左右的高温热环化制得6FDA-BAPS型聚酰亚胺(PI)膜。研究了6FDABAPS型PI及其中空纤维膜的结构与性能。结果表明:所合成的6FDA-BAPS型PI为目标产物,其在NNP、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃中具有良好的溶解性能。6FDABAPS型PI中空纤维膜外皮层致密、支撑层疏松多孔,该中空纤维膜具有较高的热学性能和力学性能,在氮气氛围中热失重5%的温度为511℃,断裂强度为26.5 MPa。     

共聚聚酰亚胺纤维的结构与性能

将均苯四甲酸二酐（PMDA）／4,4＇-二苯醚二胺（ODA）／2-对氨基苯基-5-氨基苯并咪唑（PABZ）共聚体系的聚酰胺酸（PAA）溶液进行湿法纺丝,制成PAA纤维,采用热亚胺化的方法制得聚酰亚胺（PI）纤维。研究了不同的纺丝及其后处理条件对PI纤维结构性能的影响。结果表明：当聚合物中PABZ含量较高时,PAA初生纤维拉伸比较高,热亚胺化温度高,PI纤维的力学性能显著提高。当PABZ／ODA摩尔比为7／3,PAA初生纤维拉伸比为2．48,热处理温度512℃,处理时间5rain时,PJ纤维力学性能最好,其拉伸强度和初始模量分别为10．2,322cN／dtex,PI纤维热性能较好,在510℃左右仍有较好的热稳定性,其玻璃化转变温度为410～433℃。扫描电镜观察和广角X射线衍射分析表明,较高的热亚胺化温度会导致PI纤维内部出现裂纹,结晶度较低为16．63％。     

干法纺聚酰亚胺纤维的结构与性能

以均苯四甲酸二酐、4,4'-二氨基二苯醚、3,3'-二氨基二苯醚为原料,以N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,制得聚酰胺酸(PAA)纺丝液,采取干法纺丝制得PAA初生纤维,将PAA初生纤维经过300~380℃的热处理后,得到聚酰亚胺(PI)初生纤维,在400℃下对PI初生纤维进行热拉伸,最终得到PI纤维,研究了热处理温度、热拉伸倍数等对PI纤维的结构与性能的影响,比较了PI纤维与P84纤维和芳纶1313的性能。结果表明:在300~380℃的热处理温度下,随着温度升高,PI纤维的力学性能降低,最佳热处理温度为300℃时制得的PI初生纤维于400℃下进行热拉伸3.0倍,所得PI纤维的断裂强度为5.8 c N/dtex,初始模量为69.4c N/dtex,其力学性能优于P84纤维及芳纶1313;PI纤维在空气中失重5%和10%的温度分别为560,570℃,其起始分解温度高于P84纤维和芳纶1313,热性能更好;PI纤维经高温热拉伸,纤维内部分子链沿纤维轴向高度取向,表现出典型的取向诱导结晶效应。     

聚酰亚胺纤维的制备及其结构研究

将均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行溶液聚合得到聚酰胺酸(PAA)溶液,并用该溶液进行干湿法纺丝得到PAA纤维,分别用化学酰亚胺化法和热酰亚胺化法得到聚酰亚胺(PI)纤维。研究了凝固浴组成和工艺条件对PAA形态结构和纤维性能的影响,以及不同酰亚胺化方法对PI纤维形态结构和性能的影响。结果表明:以甲醇为凝固浴制备的PAA初生纤维,无孔致密,最高拉伸强度和初始模量分别为2．21 cN/dtex和40．73 cN/dtex;采用化学酰亚胺化法制得的PI纤维中存在少许孔洞缺陷,其强度较低,热酰亚胺化法制得的PI纤维无孔致密,其强度和模量分别达到2．83 cN/ dtex和43．4 cN/dtex。     

滑石粉对聚酰亚胺/二氧化锆复合薄膜的影响

本文以PMDA与ODA为原料制得的聚酰亚胺(PI)为研究对象,用溶液法制备不同添加剂含量的聚酰胺酸/滑石粉/二氧化锆(PAA/Talc/ZrO_2)复合溶液,以5℃/min的升温速率从室温升到300℃制备PI复合薄膜。通过偏光显微镜、广角X射线衍射仪、热重分析仪以及万能拉伸试验机对其复合薄膜进行表征及测试。研究结果表明:随着添加剂Talc和ZrO_2的加入,能够诱导聚酰亚胺分子围绕其进行结晶。当Talc和ZrO_2总添加量为3%,Talc和ZrO_2的配比为5∶1时,复合薄膜的综合性能最佳。     

聚酰亚胺薄膜及纤维的探索研究

利用均苯四甲酸二酐(PMDA)、4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA)和自制三单体在强极性非质子有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中进行共缩聚反应,制得高粘度的聚酰胺酸(PAA)溶液,经涂膜、热亚胺化,得到坚韧透明的聚酰亚胺(PI)薄膜,其具有较好的拉伸断裂强度和合适的伸长率;同时将得到的PAA溶液进行湿法纺丝,制成PAA纤维,采用热亚胺化和高温拉伸的方法制得PI纤维,其断裂强度能达到3.67cN/dtex。     

静电纺丝法制备聚酰亚胺/碳化硅复合纳米纤维

利用聚酰胺酸(PAA)溶液和纳米碳化硅(SiC)混合物作为纺丝液,通过静电纺丝法制备聚酰胺酸/碳化硅(PAA/SiC)复合纳米纤维,PAA/SiC复合纳米纤维亚胺化后得到聚酰亚胺/碳化硅(PI/SiC)复合纳米纤维。研究了PAA溶液中PAA含量、纺丝电压、纺丝距离及SiC含量对PAA/SiC复合纳米纤维形貌的影响,利用热重法分析了PI/SiC复合纳米纤维的热稳定性。结果表明,使用固含量为15%的PAA溶液作为基体材料,再将纳米SiC以6%的含量均匀分散于基体材料中制备出纺丝液,在纺丝电压为10～18kV左右、纺丝距离为15cm时,可制备出直径250nm左右、光滑、连续、SiC分布均匀的PAA/SiC复合纳米纤维。PI/SiC复合纳米纤维热稳定性优异,氮气气氛中热分解温度为550℃。     

2L-FCCL用聚酰亚胺复合膜的制备与性能

采用2,2′-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)、4,4′-二氨基二苯醚(ODA)和3,3′,4,4′-二苯酮四酸二酐(BTDA)合成BAPP/ODA/BTDA型聚酰亚胺(PI)的前驱体聚酰胺酸(PAA)溶液,将该溶液涂覆于3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)/ODA型PI基膜上,通过去溶剂和热亚胺化制备PI复合膜,将复合膜的热塑面与铜箔复合,热压制得二层挠性覆铜板(2L-FCCL)。研究了BAPP/ODA/BTDA型PI、BPDA/ODA型PI、PI复合膜及2L-FCCL的性能。结果表明:BAPP/ODA/BTDA型PI薄膜的玻璃化转变温度为238℃,耐热性能优异,PI复合膜在280℃,15MPa下与铜箔层压50~60min制得的2F-FCCL剥离强度大于0.8N/mm,且经360℃焊锡浴测试未分层、未起泡,耐热性能和剥离强度均满足工业要求。     

分子结构对聚酰亚胺的合成及性能的影响

以PMDA(均苯四甲酸酐)和ODPA(单醚酐)为主要原料,制备了两种分子结构的聚酰亚胺(PI)膜,并考察了其预聚体聚酰胺酸(PAA)溶液的特性黏度[η]和亚胺化后PI膜的力学性能、热性能。研究结果表明:PAA溶液的[η]随分子链柔性增加而递减;亚胺化后醚键相对较多的PI能够改善大分子链的柔韧性,使其具有较好的膜基附着力、柔韧性和抗冲击强度;两种结构PI膜的热分解温度均超过510℃。     

共聚聚酰亚胺纤维的制备及其性能研究

采用4,4’-二氨基二苯醚和1,6-己二胺(HDA)为二胺单体,与均苯四甲酸酐(PMDA)在二甲基乙酰胺(DMAc)中共聚得到聚酰胺酸(PAA)纺丝原液,通过干法纺丝工艺路线纺制PAA初生纤维,利用热酰亚胺化制备了共聚型聚酰亚胺(PI)纤维;通过红外光谱分析、动态力学分析、热重分析、X射线衍射等手段分析了PI纤维的力学性能及热性能。结果表明:红外光谱分析发现HDA的长亚甲基链引入到PI的链中;当HDA质量分数为20%时,PI纤维的断裂强度和模量分别为5.1 cN/dtex和76 cN/dtex;动态力学和热重分析发现,纤维的玻璃化转变温度为315～380℃,热稳定性在400℃以上;纤维经热处理后聚集态结构存在一定的有序性。     

三元共聚聚酰亚胺纤维的制备

针对均苯四甲酸二酐和4,4′-二氨基二苯醚体系两步法制备的聚酰亚胺(PI)纤维强度比较偏低的问题,加入刚性单体对苯二胺,在N-甲基吡咯烷酮中进行三元共聚得到聚酰胺酸(PAA),选用水和乙醇的混合溶液为凝固浴通过干湿法纺制出PAA纤维。对PAA纤维进行不同倍数的拉伸,然后通过优化酰亚胺化条件制得了致密的PI纤维,处理温度在400℃时,其强度和模量可分别达到4．29 cN/dtex和389 cN/dtex。     

一种共聚型聚酰亚胺的合成条件探究与性能表征

采用溶液缩聚合法制备了聚酰亚胺(PI)薄膜,讨论了反应时间、反应温度、固体质量分数等对PI性能的影响。以共聚合的方式在溶液中进行缩聚合得到聚酰胺酸(PAA),PAA经过高温酰亚胺化得到PI薄膜。结果表明:反应时间、反应温度、固体质量分数的改变对PI的结构和性能均有明显的影响;在低温,反应时间为48 h,固体质量分数为20%时,合成的PI性能更优;PI薄膜在20℃及固体质量分数为10%时的结晶性能更好,热膨胀系数最低,为15.26μm/℃。     

共缩聚聚酰胺酸和聚酰亚胺的微波辐射合成研究

在N,N′-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,选用3,3,′4,4′-二苯酮四羧酸二酐(BTDA)、均苯四甲酸酐(PMDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为单体,微波辐射低温溶液缩聚合成一种共缩聚聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸(PAA),然后亚胺化脱水环化生成共缩聚聚酰亚胺(PI)。通过特性黏数([η])、红外光谱(FT-IR)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,微波辐射溶液聚合能够提高PAA的特性黏数及产率,微波的引入大大缩短了反应时间;IR表明,在1778 cm-1和1723 cm-1处观察到聚酰亚胺特征峰;TG表明,PI在氮气中535℃左右开始降解,10%热失重温度(Td10%)为587℃。     

一步法聚酰亚胺纤维的制备及其性能研究

利用实验室自制的聚酰亚胺(P)I溶液,通过干湿法纺丝制得PI初生纤维。在以水和N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合溶液(体积比8∶2)作为凝固浴,凝固浴温度为5～15℃的条件下,所得初生纤维结构均匀密实,纤维截面呈圆形或腰圆形。在对初生纤维进行热处理时,随着热处理温度升高和时间增加,PI纤维的力学性能增强。当热处理温度为300～320℃、时间为30 min时,PI纤维的力学性能最优,其断裂强度和初始模量达到2.474 cN/dtex和50.066 cN/dtex;当热处理温度高于320℃,时间超过1 h,纤维力学性能又缓慢下降。纤维的热稳定性较好,在500℃左右仍具有较好的热稳定性。     

耐热型高强高模聚酰亚胺纤维的制备与研究

采用TMC-114钛酸酯偶联剂对纳米氧化镁(MgO)粉末进行表面改性，然后在合成聚酰胺酸(PAA)过程中加入改性纳米MgO,制得高强高模聚酰胺酸纺丝液，再通过干法纺丝和热拉伸工艺，得到耐热型高强高模聚酰亚胺(PI)纤维。利用纤维强伸度仪、扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析(TGA)、动态机械热分析(DMA)等测试技术对纤维性能进行表征，同时测定纤维的耐碱性能。结果表明：改性后的PI纤维保持了较好的力学性能和表面形貌，还将初始热分解温度提高了约30℃,将玻璃化转变温度提高了约50℃,大幅度提升了纤维的热稳定性能；另外，纤维耐碱性能也提高了约3%,显著地延长了产品在恶劣条件下的使用寿命。     

微波辐射合成聚酰胺酸和聚酰亚胺的研究

在N,N’-二甲基甲酰胺溶剂中,以均苯四甲酸酐和3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸二酐为二酐单体,4,4’-二氨基二苯醚和4,4’-二氨基二苯甲烷为二胺单体,采用微波辐射低温溶液共缩聚,合成了聚酰胺酸(PAA)预聚体,然后亚胺化脱水、环化,生成共缩聚聚酰亚胺(PI)。通过红外光谱(FT-IR)、特性粘度[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1 775 cm-1和1 724 cm-1处观察到聚酰亚胺特征峰;TG表明,PI的5%热失重温度(Td5%)为477℃,10%热失重温度(Td10%)为553℃。     

聚酰胺酸/环氧树脂的固化动力学研究

在高沸点的DMAc(N,N′-二甲基乙酰胺)溶液中制备了环氧树脂/聚酰胺酸(EP/PAA)共混物。采用非等温DSC(差示扫描量热)法研究了EP/PAA体系的固化动力学及其固化工艺,并通过Kissinger法、Ozawa法和Crane法计算出该体系的动力学参数。结果表明:该EP/PAA体系的固化条件为"100℃/2 h→120℃/2 h",后处理工艺为140℃/2 h;其平均表观活化能为61.15 kJ/mol,反应级数为0.95,近似于1级反应;升温速率不同时,EP/PAA固化体系的频率因子(A)、峰温时的反应速率常数(KP)均不相同。     

基于“静电纺丝——热压”技术制备高性能多孔锂电隔膜

为制备基于“静电纺丝-热压”聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜,将m(BPDA-ODA型聚酰胺酸(PAA))∶m(PMDA-ODA型聚酰胺酸(PAA))以质量比1∶1混合制备共混溶液,采用高压静电纺丝技术制备PAA无纺布,再通过热压在高温下亚胺化获得PI纳米纤维膜,研究热压温度对共混聚酰亚胺薄膜性能及静电纺丝纳米纤维形貌结构的影响。通过傅里叶红外光谱仪(PTIR)、扫描电镜(SEM)、万能拉伸试验机、动态热机械分析仪(DMA)对纳米纤维膜进行测试与表征。结果表明:同一批次PAA无纺布,平板硫化仪150℃,3 MPa压力处理5 min得到的PI纳米纤维膜具有较均匀的直径、良好的形貌以及较好的力学性能。     

聚酰亚胺/蒙脱土-二氧化硅复合薄膜的制备和性能

采用溶胶凝胶法制备出蒙脱土与二氧化硅的杂化体系(MMT-SiO_2),然后将聚酰胺酸(PAA)和MMT-SiO_2通过物理共混的方法制得PAA/MMT-SiO_2复合材料,最后亚胺化制得聚酰亚胺/蒙脱土-二氧化硅(PI/MMTSiO_2)复合薄膜。扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析结果表明,SiO_2颗粒很好地包覆并剥离纳米MMT片层;热重分析(TGA)和电性能测试结果表明,MMT-SiO_2形成了良好的致密无机网络结构,协同改善了PI薄膜的耐热性和电性能。     

模板浸润法制备ABS纳米管阵列结构

采用简单的、聚合物溶液或熔体浸润多孔阳极氧化铝(AAO)模板的方法,制备了不同结构的ABS纳米管及其阵列。对于溶液法,溶液的浓度会影响纳米管完整性:2.5%溶液制得的ABS纳米管管壁具有微孔缺陷;而5.0%溶液可以制得完整的纳米管。对于熔融法,熔体的温度影响了纳米管的结构:240℃和270℃都可以制得ABS纳米管,但其管壁和管长都不同。ABS纳米管的分解温度比本体ABS低100℃左右。