含苯并咪唑低热胀聚酰亚胺的合成及性能

以2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(PABZ)、对苯二胺(PDA)、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)为原料成功制备了一系列含苯并咪唑的高耐热低热胀聚酰亚胺(PI)，并表征了其结构和性能。红外吸收光谱表明聚合物已经亚胺化;X射线衍射表明PABZ的摩尔分数超过5%的聚酰亚胺分子链之间的距离更窄，含20%PABZ的聚合物d间距仅为0.425nm;热重分析表明随着PABZ的加入，1%的失重温度从565℃降低到532℃;热机械分析表明材料线膨胀系数呈先增大再减小的趋势，随着分子链中苯并咪唑含量的增加，线膨胀系数从10.2×10^-6K^-1下降到2.7×10^-6K^-1。通过分子模拟表明:苯并咪唑中的—NH—可以与酰亚胺环的C=O产生氢键，导致分子链之间的间距更小，自由体积分数更小，相互之间作用力更大，拥有更低的线膨胀系数。力学性能测试表明，苯并咪唑的引入，薄膜的拉伸强度和模量小幅上升，断裂伸长率稍微下降。