论文摘要
多孔聚酰亚胺兼具聚酰亚胺耐高温、耐化学溶剂、尺寸稳定以及多孔材料质轻、比表面积大、易进行表面修饰等优点,被广泛用作低介电材料、吸附分离、药物载体材料等。制备具有多孔结构的聚酰亚胺微球材料可以拓展聚酰亚胺多孔材料在催化剂载体、色谱柱填料、绝缘材料等方面的潜在应用。对聚酰亚胺多孔薄膜和泡沫材料的研究已经取得大量的进展,而对聚酰亚胺多孔微球的研究报道则较少。本课题组在前期研究中采用非水乳液体系制备了重现性良好的聚酰亚胺微球材料,并尝试通过小分子、低聚物作为致孔剂,Si02参杂刻蚀等方法制备多孔PI微球,但是存在孔道结构不明显、孔分布不均匀、重现性较差等缺点。本文结合非水乳液法的特点,采用嵌段共聚物热分解法制备多孔聚酰亚胺微球。该方法是将热不稳定低聚物作为致孔剂通过共价键的形式嵌入到聚酰胺酸主链中,经两步亚胺化形成具有微相分离结构的共聚物微球,之后通过焙烧将低聚物致孔剂热分解,留下合适的孔道,得到多孔聚酰亚胺微球。在此基础上,对制备过程中各个主要影响因素进行了较为系统的研究,初步分析了微相分离的机理以及孔道的形成机理,为多孔聚酰亚胺微球的制备提供了一种操作简单、容易控制的新方法。主要的研究内容以及结果如下：（1）聚酰亚胺嵌段共聚物微球的制备在非水乳液体系中,将含量为20-40wt%的聚醚胺（J-1000和J-2070）作为热不稳定低聚物与单体均苯四甲酸二酐、4,4’—二氨基二苯醚进行缩聚反应,通过聚醚胺末端的氨基与均苯四甲酸二酐中酐基的反应,将聚醚胺以共价键的形式牢牢的嵌入到聚酰胺酸分子主链的两端。经化学亚胺化固化成球,热亚胺化之后得到以聚醚胺为分散相的具有微相分离结构结构的聚酰亚胺共聚物微球。结果表明,聚醚胺只能在生成聚酰胺酸之前加入到体系中,相对分子质量较大的J-2070更适合作为热不稳定嵌段,最佳的加入量为20-30wt%,并通过重量法考察了聚醚胺的接入率为65-70%。（2）聚酰亚胺多孔微球的制备在制备具有微相分离结构的聚酰亚胺微球的基础上,经过合适的热处理即可得到多孔聚酰亚胺微球,聚酰亚胺球体上的孔结构是由球表面的微孔结构和球内部的大孔结构两部分组成。考察了热处理条件对聚酰亚胺多孔微球孔道形貌以及大小的影响。结果表明,最佳的热亚胺化条件为：N2氛围下,100。C×1 h,150℃×1 h,200℃×1 h,250℃×10 h,310℃×1 h；最佳热焙烧条件为：-0.03～-0.06 MPa,260℃×10h。环境压力下孔道坍塌得不到孔结构,并且随着压力的降低孔道逐渐增大,在-0.06 MPa条件下可以得到直径在300～500 nm的大孔结构。