新型结构材料聚亚胺酮的合成、性能和初步应用

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1、新型结构材料一聚亚胺酮的合成、性能和初步应用摘要在特殊用途上高性能聚合物被认为是最具有价值的一类聚合物，由于它们显著的物理特性，可运用于汽车、飞机、航天等工业及医药行业。但该类聚合物昂贵的生产成本及溶解性能的限制，使得只有为数极少的几种得以商业化。例如，半结晶的聚醚酮(PEKs)，由于其相对较低的玻璃化转变温度(咒)限制了其应用领域。聚芳酰胺(PAAs)，它是一种具有高热稳定性，良好的抗化学腐蚀性能及高抗张性能的材料。然而其较高的玻璃化转变温度(r02乏不能溶解于有机溶剂大大限制了其加工性能。聚苯胺(PANI)

2、，其不能作为一种高性能聚合物，而是作为一种导电材料。芳香卤化物与伯胺加入钯催化剂及其配体进行的有催化作用的胺基化反应已经成为一种重要的合成路线。该合成路线可用于制药、电子材料以及金属催化剂配体中各种苯胺的制备。通过钯催化的芳香胺也可进行缩聚反应，使得聚胺及其相关的聚芳胺没有或很少的交联结构。本文的目的是运用该方法来合成聚亚胺酮(PIKs)新型结构聚合物，并把该新型材料运用到激光惯性约束聚变(ICF)实验中，实现低密度聚亚胺酮泡沫和空心微球的制备。研究摘要如下：(1)采用Friedel．Crafts反应合成具有缺

3、电性的二溴化芳香酮，并通过FT．IR、1HNMR和MS对合成二溴化芳香酮进行表征，由差示量热扫描(DSC)钡JJ定其熔点。结果表明合成化合物具有预期的结构，并有较高的产率，可望与富电性芳香二胺缩聚制得高分子量的聚亚胺酮(PIK)树脂。(2)以缺电性二溴化芳香酮和富电性芳香二胺为单体，通过钯催化胺化缩聚反应得到了高分子量的聚亚胺酮(PIK)。不同结构的PIK表现出不同的形态。PIK在保持良好耐热性的同时，具有优秀的溶解性能。讨论了不同卤素单体、浓度、温度以及催化体系等对聚合物分子量及其分布的影响(3)通过在聚亚胺

4、酮分子主链中分别引入醚键和砜基，得到了聚亚胺醚酮(PIEK)和含砜基聚亚胺酮(PIKS)。与PIK相比，PIEK具有更佳的溶剂性能，但其耐热温度稍有降低：而PIKS在保持良好耐热性能的同时具有更佳的溶解性能。把发光基团芴引入到聚亚胺酮高分子链中可得到具有光学性能的聚合物材料。另外，以三官能度的l，3，5．三．(4’溴苯酰基)苯与芳香二胺为单体，通过钯催化胺化反应制备了聚亚胺酮多孔材料材料。(4)根据中国工程物理研究院激光聚变研究中心在ICF物理实验用靶研究中的实际需要，利用现有试剂和实验研究条件，通过对聚合物溶

5、液的相分离过程进行研究，提出了利用聚亚胺酮(PIK)溶液的热致相分离原理和冷冻干燥技术相结合的方法来制备低密度PIK泡沫的工艺技术路线。通过对不同PIK、溶液体系相分离过程进行的计算机模拟定性分析，以及不同的分析测试方法对采用不同溶剂体系所制备泡沫的结构分析。采用差式扫描量热法(DSC)，动态机械性能分析仪(DMA)等分析测试方法对制得的PIK泡沫的热性能和力学性能进行了表征分析。PIK低密度泡沫的制备为我国ICF高增益靶的研制提供了新的思路和途经。(5)采用基于微流体技术的双重乳液法，成功制各了聚亚胺酮(PI

6、K)空心微球。探讨了密度匹配和界面张力等对聚亚胺酮(PIK)空心微球的影响。为ICF靶用高性能空心微球提供了极佳的备选材料。关键词：聚亚胺酮钯催化胺化反应低密度泡沫空心微球激光惯性约束聚变THESYNTHESIS．PROPERTIESANDAPPLICATIoNoFPOLY(IMINOKETONE)SASNoVELHlGHPERFORMANCEPoLYMERABSTRACTDuetotheiroutstandingphysicalproperties，hil曲一performancepolymerswereco

7、nsideredthemostpromisingclassofpolymersforspecialapplicationsinautomotive，aircraft，andspacecraftindustryormedicine．However，becauseoftheirhighproductioncostsandlowsolubility,onlyafewtypeshavebeencommercialized．Oneexampleispoly(aryleneetherketone)s(PEKs)，thelo

8、wglasstransitiontemperature(Tg)limittheirapplication．MuchresearchefforthasbeendedicatedtothestructuralvariationofPEKstocontrolandimprovetheirproperties．Anotherexampleispoly(aryleneamide)s(PAAs)．