基于天然樟腦改性的含五元酯環(huán)結構聚酰亞胺材料的合成與性能研究.pdf

1、聚酰亞胺是一類重要的具有耐熱穩(wěn)定性、低介電常數(shù)和優(yōu)良的機械性能的高性能聚合物,被廣泛的應用于粘合劑、涂料、航空航天復合材料等方面。傳統(tǒng)的芳香族聚酰亞胺雖然具有很好的熱力學性能、介電性能和機械性能,但是由于酰亞胺環(huán)和分子鏈骨架的剛性結構、電子極化作用和結晶性能導致聚酰亞胺分子鏈之間具有較強的作用力,引起聚酰亞胺分子鏈的堆積比較緊密,從而致使芳香族聚酰亞胺的溶解性很差、介電常數(shù)很高、加工成型困難和低透過率。
　　 目前,由于脂環(huán)族聚

2、酰亞胺與芳香族聚酰亞胺相比較顯示的高光學透過性和低介電性,使得它在光電子學、微電子學和界層電解質方面的應用具有更大的前景,它的這些性能是因為其分子密度低、極性小以及分子內(nèi)和分子間的電荷轉移相對較少引起的。
　　 根據(jù)最新研究表明,把脂肪鏈段結構引入到聚酰亞胺主鏈中能夠減少分子內(nèi)部和分子與分子之間的電荷轉移,這樣就可以降低聚酰亞胺薄膜的介電性能,提高透過率和增強加工性能。因此,在近幾年,含脂肪連段聚酰亞胺作為液晶排列取向劑、光導、

3、高、低溫材料和低介電方面的研究和制備受到人們的高度關注。
　　 基于以上研究背景,本論文利用江西本地豐富的天然樟腦資源,通過一定的分子結構設計,合成了一種新型含五元脂肪結構的二胺單體及相應的聚酰亞胺薄膜,對這一系列含脂肪鏈段結構的聚酰亞胺薄膜進行了熱力學性能、機械性能、光學性能、介電性能和接觸角的測試,并從理論上研究了結構對于性能的影響。本文主要包括以下三個方面:
　　 利用天然樟腦作為起始原料,在硫酸亞鐵作催化劑的條件

4、下通過濃硝酸氧化得到1,2,2-三甲基環(huán)戊烷-1,3-二甲酸,然后,由四氫鋁鋰還原得到1,2,2-三甲基環(huán)戊烷-1,3-二甲醇,再與對氯硝基苯發(fā)生親和取代反應得到1,3-雙(4-硝基苯氧亞甲基)-1,2,2-三甲基環(huán)戊烷,通過Pd/C和水合肼進一步還原得到目標產(chǎn)物1,3-雙(4-胺基苯氧亞甲基)-1,2,2-三甲基環(huán)戊烷,并通過紅外和核磁證實產(chǎn)物被成功合成,經(jīng)測試該單體在常規(guī)溶劑中具有很好的溶解性。
　　 上述合成的新型二胺單體

5、及兩種芳香族二胺(DMB和ODA)與兩種芳香四酸二酐(ODPA和BPDA)相互之間兩步法縮聚制得五種聚酰亞胺薄膜。其中含脂肪鏈段結構的聚酰亞胺薄膜盡管在熱力學性能上比芳香族聚酰亞胺有所降低,但是Td5也均達到440℃左右。彈性模量在2750-3240 Mpa之間,拉伸強度為92-133Mpa之間,斷裂伸長率在5.6-18％之間,表現(xiàn)出很好的力學性能。此外,含脂肪鏈段結構的聚酰亞胺薄膜的透過率明顯提高,在450 am處的透過率達到70%以