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超支化聚酰亚胺的合成及其性能研究

2020-12-16阅读(611)

超支化聚酰亚胺的合成及其性能研究

论文摘要

聚酰亚胺是一种具有极高的耐热性、优良的机械性能、优异的化学稳定性和电性能的高分子材料。超支化聚酰亚胺（HBPIs）具有高支化和酰亚胺结构,使得自身具有两者的综合性能,不仅具有超支化聚合物的良好溶解性能和低熔融黏度等特征,而且还具有聚酰亚胺的耐热性和介电性质优良等优点,加工性能也得到了很大的改善,广泛应用于航空、航天、电工和微电子工业中。本文合成了三胺单体1,3,5-三（氨基苯基）苯（TAPB）,采用化学亚胺化和热亚胺化两种方法将其与3,3’4,4’-二苯酮四酸二酐（BTDA）、均苯四甲酸二酐（PMDA）、4,4’-（六氟亚异丙烯基）-邻苯二甲酸酐（6FDA）三种单体合成一种新型超支化聚酰亚胺（HBPIs）。产物的结构经红外和核磁共振得以确认,对聚合物的结构及性能进行分析,具体包括以下几个方面内容:1、三胺单体1,3,5-三（氨基苯基）苯（TAPB）的合成以对硝基苯乙酮为单体合成1,3,5-三（氨基苯基）苯（TAPB）。选用了三种催化体系:SOCl2/EtOH催化体系,四氯化硅/乙醇催化体系,CF3SO3H/C7H8催化体系,并对其催化条件和催化效果进行了比较和分析。在还原体系的选择上也分别选用了FeCl3·6H2O与活性炭做催化剂,水合肼做还原剂的还原体系;Pd/C做催化剂,水合肼为还原剂的还原体系;Pd/C和HCOONH4,甲醇的还原体系,并对其还原条件和还原效果进行了分析和比较。采用FTIR,1H NMR对产物的结构进行了表征,对图谱进行分析,产物的结构得到了确认。对产物进行了熔点的测定和其在有机溶剂中的溶解性测试,结果显示, TAPB在有机溶剂特别是强极性溶剂中具有良好的溶解性。2、超支化聚酰亚胺的合成用合成的1,3,5-三（氨基苯基）苯（TAPB）单体,分别与3,3’4,4’-二苯酮四酸二酐（BTDA）、均苯四甲酸二酐（PMDA）、4,4’-（六氟亚异丙烯基）-邻苯二甲酸酐（6FDA）三种单体合成一种新型超支化聚酰亚胺（HBPIs）。又在此基础上分别合成了BTDA-ODA-TAPB,PMDA-ODA-TAPB,6FDA-ODA-TAPB三元共聚的超支化聚酰亚胺,其结构得到FTIR,1H NMR的证实,并用热分析,XRD,黏度和溶解性测试对其进行了分析,结果表明,超支化聚酰亚胺的溶解性要明显好于在相同条件下合成的线性聚酰亚胺, XRD数据表明超支化聚酰亚胺结晶性能没有相应的线性聚酰亚胺那样好,甚至还可能出现无定形（非晶）状态。黏度测试表明超支化聚酰亚胺较线性聚酰亚胺的黏度要低,这些特点使超支化聚酰亚胺在工业生产和应用上有着广泛的前景。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 超支化聚合物的概述
  • 1.2 超支化聚合物的基本概念
  • 1.2.1 超支化聚合物
  • 1.2.2 支化度
  • 1.2.3 几何异构体
  • 1.2.4 端基
  • 1.2.5 分子量的多分散性
  • 1.3 超支化聚合物与树形分子
  • 1.3.1 组成与结构特征
  • 1.3.2 性能特点
  • 1.4 本论文工作设想
  • 1.4.1 课题研究背景
  • 1.4.2 基本思路
  • 第2章 三胺单体1，3，5-三（4-氨基苯基）苯（TAPB）的合成研究
  • 2.1 引言
  • 2.2 实验部分
  • 2.2.1 主要试剂与仪器
  • 2.2.2 试剂纯化及表征方法
  • 2.2.3 1，3，5-三（4-硝基苯基）苯的合成
  • 2.2.4 1，3，5-三（4-氨基苯基）苯的制备
  • 2.3 结果与讨论
  • 2.3.1 1，3，5-三（4-硝基苯基）苯结构的FT-IR 表征
  • 2.3.2 1，3，5-三（4-氨基苯基）苯的FT-IR 光谱图
  • 2.3.3 1，3，5-三（4-氨基苯基）苯的1H NMR 表征
  • 2.3.4 1，3，5-三（4-氨基苯基）苯的13CNMR 表征
  • 2.3.5 TAPB 的溶解性
  • 2.3.6 TAPB 的熔融性能
  • 2.3.7 TAPB 的元素分析
  • 2.3.8 还原体系的选择
  • 2.3.9 还原反应时间对产率的影响
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 含二苯酮四羧酸二酐的超支化聚酰亚胺的合成
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验部分
  • 3.2.1 主要仪器
  • 3.2.2 主要试剂
  • 3.2.3 试剂纯化及表征方法
  • 3.2.4 超支化聚酰亚胺的合成
  • 3.3 结果讨论
  • 3.3.1 超支化聚酰亚胺的结构表征
  • 3.3.2 超支化聚酰亚胺结构的热重分析
  • 3.3.3 超支化聚酰亚胺的X-衍射分析
  • 3.3.4 聚合物特性黏数
  • 3.3.5 溶解性分析（25℃）
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 含均苯四甲酸二酐的超支化聚酰亚胺的合成
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验部分
  • 4.2.1 主要仪器
  • 4.2.2 主要试剂
  • 4.2.3 试剂纯化及表征方法
  • 4.2.4 超支化聚酰亚胺的合成
  • 4.3 结果讨论
  • 4.3.1 超支化聚酰亚胺的结构表征
  • 4.3.2 超支化聚酰亚胺的热重分析
  • 4.3.3 超支化聚酰亚胺的X-衍射分析
  • 4.3.4 聚合物的特性黏数
  • 4.3.5 溶解性能（25℃）
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 含六氟二酐的超支化聚酰亚胺的合成
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验部分
  • 5.2.1 主要仪器
  • 5.2.2 主要试剂
  • 5.2.3 试剂纯化及表征方法
  • 5.2.4 超支化聚酰亚胺的合成
  • 5.3 结果讨论
  • 5.3.1 超支化聚酰亚胺的结构表征
  • 5.3.2 超支化聚酰亚胺的热重分析
  • 5.3.3 超支化聚酰亚胺的X-射线分析
  • 5.3.4 聚合物的特性黏数
  • 5.3.5 溶解性分析（25℃）
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

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