聚酰亚胺材料（薄膜、活性封端低聚物）的合成与性能研究

论文摘要

芳香聚酰亚胺具有优异的热和化学稳定性、机械性能和电学性能。因此,被广泛应用于诸如电子、封装材料、复合材料和膜材料等领域。最近研究表明,在聚酰亚胺主链上引入脂环单元结构,可以有效地提高聚酰亚胺薄膜的透明度,降低薄膜的介电常数以及获得良好的溶解性;另外,在聚酰亚胺主链上引入含硅的结构单元,可以给聚酰亚胺带来好的可加工性,增加对金属、玻璃及自己本身的粘结性,降低介电常数,降低吸水率,提高耐原子氧性能。基于以上研究背景,本论文主要研究合成了几种含脂环单元和含硅交联聚酰亚胺薄膜,以及合成了以四种不同单酐物质为活性封端剂的不同链节数的聚酰亚胺低聚物,并对以上材料的性能进行了研究。在第一部分的研究中,合成了TDPA及TDA两种脂肪结构的二酐单体,并分别与ODA均聚及共聚得到PI-1、PI-2和PI-3,通过红外确定其组成,TGA及DSC表明薄膜的热稳定性是比较好的。在第二部分的研究中:以APTES为封端剂,以DMDMS为交联剂合成了一系列以TDPA-ODA,BPDA-ODA,BTDA-ODA为主链的交联聚酰亚胺,TGA及DSC测试表明,改性后的薄膜具有更高的热稳定性及更宽的加工窗口。在第三部分的研究中,分别以呋喃和双戊烯与马来酸酐反应得到2种活性封端剂,据此合成了不同活性封端结构的聚酰亚胺低聚物,并通过TGA与DSC检测了产物的热性能和加工性。研究发现,其中耐热性能最好的是以呋喃-马来酸酐加成物封端的低聚物。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚酰亚胺的种类
• 1.2 聚酰亚胺的合成途径
• 1.3 聚酰亚胺的性能
• 1.4 聚酰亚胺的应用
• 1.5 聚酰亚胺材料性能与单体分子结构之间的关系
• 1.5.1 聚酰亚胺的分子结构
• 1.5.2 聚酰亚胺材料的耐热性和热稳定性
• 1.5.3 聚酰亚胺材料的力学性能
• 1.5.4 聚酰亚胺材料的光学性能和溶解性能
• 1.5.5 聚酰亚胺材料的介电性能
• 1.6 聚酰亚胺材料在微电子领域的应用
• 1.6.1 胶粘性方面的研究
• 1.6.2 低介电常数方面的研究
• 1.6.3 耐热性方面的研究
• 1.7 聚酰亚胺材料的分子设计
• 1.8 本论文合成的聚酰亚胺的选择
• 1.8.1 含脂环单元结构的聚酰亚胺
• 1.8.2 含硅交联聚酰亚胺
• 1.8.3 活性封端聚酰亚胺低聚物
• 第二章 含脂环单元结构的聚酰亚胺的合成
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 3,3′,4,4′-二苯硫醚四甲酸二酸酐TDPA的合成
• 2.2.2.1 结果与讨论
• 2.2.2 PI-1（TDA-ODA）的合成
• 2.2.2.1 1,4二羧酸-1.2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸酐（TDA）的合成
• 2.2.2.2 PI-1的合成
• 2.2.2.3 结果与讨论
• 2.2.3 PI-2,PI-3的合成
• 2.2.3.1 结果与讨论
• 2.3 本章小结
• 第三章 含硅交联聚酰亚胺的合成
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 PI-4的合成
• 3.2.1.2 结果与讨论
• 3.2.2 PI-5,PI-6的合成
• 3.2.2.1 结果与讨论
• 3.3 本章小结
• 第四章 活性封端聚酰亚胺低聚物的合成
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 呋喃单酐封端低聚物（PIO-1）的合成
• 4.2.1.1 3,6-环氧-1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐（1）的合成
• 4.2.1.2 呋喃-马来酸酐加成物封端的聚酰亚胺低聚物（PIO-1）的合成
• 4.2.1.3 结果与讨论
• 4.2.2 邻苯二甲酸酐封端低聚物（PIO-2）的合成
• 4.2.2.1 PIO-2的合成
• 4.2.2.2 结果与讨论
• 4.2.3 双戊烯单酐封端低聚物（PIO-3）的合成
• 4.2.3.1 马来双戊烯（2）的合成
• 4.2.3.2 PIO-3的合成:
• 4.2.3.3 结果与讨论
• 4.2.4 顺丁烯二酸酐封端低聚物（PIO-4）的合成
• 4.2.4.1 结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 学位期间的研究成果