含硅聚酰亚胺的合成与性能研究

论文摘要

芳香型聚酰亚胺以期优异的耐高温性能,良好的机械和介电性能等综合性能而在电子、电器、航空、航天、机械和化工等行业,以及激光、纳米、液晶和分离膜等高新技术领域得到了广泛的研究和应用。而含硅聚酰亚胺因其新颖的结构特征、优异的理化性能以及广泛的应用前景,成为了聚酰亚胺材料的研究热点。本文对聚酰亚胺和含硅聚酰亚胺的结构和性能特点、合成方法以及应用情况进行了系统的综述。以八甲基环四硅氧烷为原料,1,2-丙二胺为催化剂开环聚合,水作为封端剂,在112～113℃下反应,制备了一系列低相对分子质量端羟摹硅油,产物经IR和1H-NMR表征,结构清晰、明确。研究了原料配比、反应时间等对端羟基硅油相对分子质量以及产率的影响。研究发现,八甲基环四硅氧烷用量29.6g,催化剂1,2-丙二胺74g,反应5-6h,封端剂水1.8-3.6g,可制得相对分子质量为1000g/mol的端羟基硅油。所制得的系列端羟基硅油25℃下的折光率为1.4014-1.4039。将制得的端羟基硅油滴加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷中进行脱乙醇反应,制得了胺预聚体。产物经IR和1H-NMR表征,结构清晰、明确。实验表明,反应温度为40-50℃,反应3h后,转化率可达90%以上;同时,由高羟基含量的端羟基硅油制得的二胺预聚体的氨基含量相对较高,低羟基含量的端羟基硅油制得的二胺预聚体的氨基含量相对较低。由均苯四甲酸二酐与γ-氨丙基三乙氧基硅烷在N,N-二甲基乙酰胺中反应,采用化学酰亚胺法制得含硅酰亚胺单体,产物经IR表征,结构明确。将制得的含硅酰亚胺单体加入到硅树脂耐高温胶粘剂中,胶粘剂在300℃受热1、2、3、4h后的拉伸剪切强度都有显著提高。由均苯四甲酸二酐与二胺预聚体采用化学酰亚胺法制得含硅聚酰业胺（PolymerⅠ）,产物经IR表征,结构明确。对所得产物进行热失重分析,显示出优异的热稳定性。在DMSO、DMAc、NMP和DMF等极性溶剂中有较好的溶解性。将制得的含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅰ）加入到硅树脂耐高温胶粘剂中,胶粘剂在300℃受热1、2、3、4h后的拉伸剪切强度都有一定的提高;由含硅酰亚胺单体与端羟基硅油进行脱乙醇分子反应制得含硅聚酰亚胺（PolymerⅡ）,产物经IR表征,结构明确。对所得产物进行热失重分析,显示出良好的热稳定性,能够溶于DMSO、DMAc、NMP和DMF等极性溶剂中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 文献综述
• 1.1 聚酰亚胺的研究进展
• 1.1.1 聚酰亚胺的发展史简述
• 1.1.2 聚酰亚胺的合成方法
• 1.1.3 聚酰亚胺的应用
• 1.1.4 聚酰亚胺的改性
• 1.2 含硅聚酰亚胺的研究进展
• 1.2.1 含硅聚酰亚胺的合成
• 1.2.2 含硅聚酰亚胺的应用
• 1.2.3 含硅聚酰亚胺的发展展望
• 1.3 本论文的选题目的及意义
• 第二部分 实验部分
• 2.1 实验原料及仪器
• 2.1.1 主要原料
• 2.1.2 原料的处理
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 单体、预聚体及聚合物的合成
• 2.2.1 低相对分子质量端羟基硅油（α,ω-二羟基聚甲基硅氧烷）的制备
• 2.2.2 含硅酰亚胺单体的合成
• 2.2.3 二胺预聚体的合成
• 2.2.4 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅰ）的合成
• 2.2.5 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅱ）的合成
• 2.2.6 酰亚胺单体、含硅聚酰亚胺对硅树脂胶粘剂的改性
• 2.3 测试与表征
• 2.3.1 低相对分子质量端羟基硅油的测试与表征
• 2.3.2 二胺预聚体的测试与表征
• 2.3.3 含硅酰亚胺单体的测试与征
• 2.3.4 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅰ、PolymerⅡ）的测试与表征
• 2.3.5 改性硅树脂耐高温胶粘剂拉伸剪切强度的测试
• 第三部分 结果与讨论
• 3.1 低相对分子质量端羟基硅油的合成
• 3.1.1 低相对分子量端羟基硅油的红外光谱图分析
• 1-NMR图谱分析'>3.1.2 低相对分子质量端羟基硅油的H¹-NMR图谱分析
• 3.1.3 反应条件对端羟基硅油相对分子质量、产率的影响
• 3.1.4 端羟基硅油的折光率测定
• 3.2 二胺预聚体的合成
• 3.2.1 二胺预聚体的红外光谱图分析
• 1-NMR图谱分析'>3.2.2 二胺预聚体的H¹-NMR图谱分析
• 3.2.3 二胺预聚体合成条件的分析
• 3.2.4 二胺预聚体氨基含量的测定
• 3.3 含硅酰亚胺单体的结构及性能研究
• 3.3.1 含硅酰亚胺单体的结构表征
• 3.3.2 反应温度、加料方式对反应体系的影响
• 3.3.3 含硅酰亚胺单体对硅树脂耐高温胶粘剂的改性
• 3.4 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅰ）的合成及性能研究
• 3.4.1 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅰ）的红外光谱分析
• 3.4.2 合成条件对聚合反应体系的影响
• 3.4.3 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅰ）的热失重分析
• 3.4.4 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅰ）的溶解性
• 3.4.5 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅰ）对硅树脂耐高温胶粘剂的改性
• 3.5 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅱ）的合成及性能研究
• 3.5.1 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅱ）的红外光谱分析
• 3.5.2 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅱ）的合成条件
• 3.5.3 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅱ）的热失重分析
• 3.5.4 含硅聚酰亚胺（Polymer Ⅱ）的溶解性
• 3.6 两种方法合成含硅聚酰亚胺的比较
• 结论
• 参考文献
• 硕士阶段发表论文
• 致谢