含磷含氟低介电常数聚酰亚胺的合成与性能

论文摘要

聚酰亚胺作为一种特种工程材料,具有优良的介电性能、力学性能、热稳定性能、尺寸和氧化稳定性、耐化学药品性和耐辐照性能等,广泛应用在航空、航天、微电子、液晶、分离膜、激光等领域,已被列为21世纪最有希望的工程塑料之一。本文以双（3-氨基苯基）苯基氧化膦（BAPPO）、含氟单体3,5-二氨基三氟甲苯和4,4’-二氨基二苯醚（ODA）为二胺单体与4,4’-氧双邻苯二甲酸酐（ODPA）通过溶液缩聚法中的两步法合成了系列含磷含氟聚酰亚胺。研究了反应温度、反应时间等合成条件和单体配比等因素对聚酰亚胺特性粘度的影响,且随着含磷量、含氟量的增加,聚酰胺酸的特性粘度相对降低。采用FI-IR,1H-NMR等对聚合物的结构进行表征。用TGA对聚合物薄膜进行热失重分析及热降解动力学测试,结果显示该系列聚酰亚胺的5%失重温度为469.3～595.0℃,最大分解速率温度为520.1～593.1℃。DMA测试显示聚合物薄膜具有较高的玻璃化转变温度,最高为287.48℃。溶解性测试显示,随着含磷量、含氟量的增加,聚合物薄膜在有机溶剂中的溶解性有所提高,且常温下就能溶于部分溶剂中。对聚合物薄膜进行了力学性能测试,结果表明,聚合物薄膜具有较好的力学性能。吸水率、接触角测试结果表明,含磷含氟聚酰亚胺薄膜的吸水率较低,且共聚后仍保持良好的抵御潮湿能力,这在实际应用中有利于保持聚合物的力学性能和尺寸稳定性。含磷系列聚酰亚胺的氧指数测试结果显示,随着磷含量的增加,氧指数从35.5提高至55,但当含磷量达到一定程度时,氧指数不再提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 聚酰亚胺概述
• 1.1.1 聚酰亚胺简介
• 1.1.2 聚酰亚胺发展史
• 1.2 聚酰亚胺的性能及应用
• 1.2.1 聚酰亚胺的主要性能及影响因素
• 1.2.2 聚酰亚胺的应用
• 1.3 聚酰亚胺的主要成型方法
• 1.3.1 聚酰亚胺树脂的成型方法
• 1.3.2 聚酰亚胺薄膜的成型方法
• 1.4 改性聚酰亚胺
• 1.4.1 含磷聚酰亚胺
• 1.4.2 含氟聚酰亚胺
• 1.4.3 含硅聚酰亚胺
• 1.4.4 聚酰亚胺/环氧树脂材料
• 1.4.5 聚酰亚胺纳米改性
• 1.5 含磷含氟聚酰亚胺的研究进展
• 1.6 本文研究的主要内容及意义
• 2 材料与方法
• 2.1 主要原料
• 2.2 双（3-氨基苯基）苯基氧化膦（BAPPO）的合成
• 2.2.1 双（3-硝基苯基）苯基氧化膦（BNPPO）的合成
• 2.2.2 双（3-氨基苯基）苯基氧化膦（BAPPO）的合成
• 2.3 3,5-二氨基三氟甲苯的合成
• 2.4 溶剂处理及单体的纯化
• 2.5 含磷聚酰亚胺的合成
• 2.6 含氟聚酰亚胺的合成
• 2.7 含磷含氟聚酰亚胺的合成
• 2.8 性能测试
• 2.8.1 红外光谱（IR）测试
• 2.8.2 核磁共振谱（NMR）测试
• 2.8.3 特性粘度测定
• 2.8.4 热失重分析（TGA）
• 2.8.5 动态力学分析（DMA）
• 2.8.6 溶解性测试
• 2.8.7 力学性能测试
• 2.8.8 接触角测试
• 2.8.9 吸水率测试
• 2.8.10 氧指数测试
• 3 结果与讨论
• 3.1 双（3-氨基苯基）苯基氧化膦（BAPPO）的合成
• 3.1.1 双（3-硝基苯基）苯基氧化膦（BNPPO）的合成
• 3.1.2 双（3-氨基苯基）苯基氧化膦（BAPPO）的合成
• 3.2 3,5-二氨基三氟甲苯合成
• 3.2.1 合成路线的选择
• 3.2.2 3,5-二氨基三氟甲苯的纯化
• 3.3 含磷聚酰亚胺的合成与性能
• 3.3.1 合成条件的确定
• 3.3.2 两种二胺单体配比对聚酰亚胺特性粘度的影响
• 3.3.3 含磷聚酰亚胺的结构表征
• 3.3.4 含磷聚酰亚胺的性能
• 3.4 含氟聚酰亚胺的合成与性能
• 3.4.1 两种二胺单体配比对聚酰亚胺特性粘度的影响
• 3.4.2 含氟聚酰亚胺的结构表征
• 3.4.3 含氟聚酰亚胺的性能
• 3.5 含磷含氟聚酰亚胺的合成与性能
• 3.5.1 二胺单体配比对聚酰亚胺特性粘度的影响
• 3.5.2 含磷含氟聚酰亚胺的结构表征
• 3.5.3 含磷含氟聚酰亚胺的性能
• 4 结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢