接枝共聚法制备耐高温聚酰亚胺多孔微球及工艺优化

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1、万方数据声明．田明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：巷舰麟关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；⑧学校可允许学

2、位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：岛熊晶日期：Ⅶ，，以¨名翩签名：盔始导师签名：2兰之翌日期：h胗．Z、形万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文接枝共聚法制备耐高温聚酰亚胺多子L徽球及工艺优化摘要聚酰亚胺多孔微球集合了聚酰亚胺高的热稳定性、低的介电性、良好的机械性能以及多孔微球比表面积大、存储能力高、密度低、易功能化等优点而得到广泛关注，应用主要在低介电材料、催化剂和药物载体、药物存储和缓释、

3、微反应器及色谱分析等领域。近年来在多孔聚酰亚胺薄膜、泡沫材料领域的研究广泛，然而却少量的研究在聚酰亚胺多孔微球方面。本课题组在前期提出一种制备聚酰亚胺微球的体系：非水乳液体系，有效地避免了质子溶剂及水分子的影响，成功地制备了固含量较高的聚酰亚胺微球。在研究中通过引入小分子，Si02模板剂等方法以制备聚酰亚胺多孔微球，但得到的孔洞结构及分布不佳，且重现性较差。针对以上问题，本课题结合非水乳液法，通过引入聚丙二醇单甲醚接枝侧链，将线性低聚物以化学共价键的形式接入到聚酰亚胺主链上，再经过热降解处理使接枝侧链从聚酰

4、亚胺基体脱离，得到聚酰亚胺多孔微球。该方法所制备的聚酰亚胺多孔微球耐高温、形貌良好，多孔结构明显且分布均一。本文的主要研究内容及结果如下：(1)聚丙二醇单丁醚的功能化修饰将聚丙二醇单丁醚(PPGOH)进行端基改性，聚丙二醇单丁醚中的羟基与溴乙酰溴反应得到以酰溴基团封端的聚丙二醇单丁醚(PPGBr)。研究过程中选取1000及2500g*mol’1分子量的低聚物进行端基改性，改进了工艺流程，并对产物进行了一系列精制及产物纯度的估算。结果证明己成功万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文合成PPGBr，并且产物纯度

5、大于72％，为后续接枝共聚反应垫定了基础。(2)接枝共聚物的制备将二胺单体(4，4’一二氨基二苯醚)与等物质的量的二酐单体(均苯四甲酸二酐)溶液聚合形成聚酰胺酸(PAA)溶液，通过PPGBr末端的酰溴基团与聚酰胺酸中的羧基发生酯化反应使PPG接到聚酰胺酸主链上，得到聚酰胺酸接枝聚丙二醇单丁醚共聚物(1Ab,一g—PPG)。再将该溶液分散至稳定的非水乳液中，经两步亚胺化固化得到聚酰亚胺接枝聚丙二醇单丁醚(PI—g—PPG)微球。通过红外、氢核磁共振、热重及示差扫描量热法对得到的接枝共聚物进行表征，当PPG加入

6、量为30wt％时，接枝共聚物球形形貌及单分散性最佳；PPG的接枝率约67％～70％，随着PPG加入量的增加耐热性能有一定程度的降低。(3)聚酰亚胺多孔微球的制备与致孔机理探讨接枝共聚微球经过一定条件的热处理，低聚物侧链降解除去得到了聚酰亚胺多孔微球，微球形貌良好，孔结构明显且分布均一，孔径约100nm。通过一系列表征测试分析，考察了热处理温度与压力与对低聚物侧链降解的影响，低聚物分子量和接入量对聚酰亚胺多孔微球孔形貌结构及热性能的影响，以及低聚物的降解程度。在热处理温度为300℃、热处理压力为710mmHg

7、时得到的多孔结构形貌最佳，低聚物己完全降解，孔结构明显均一，PPG含量为40wt％时，比表面积为56．926m2纽，且具有较高的热稳定性；在此基础上，讨论了接枝低聚物法制备聚酰亚胺多孔微球的致孔机理。关键词：聚酰亚胺，多孔微球，接枝共聚物，热降解，耐高温Ⅱ万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文PREPlARATION0FHIGHTEMPERATURERESISTANTPOROUSPOLYIMIDEMICROSPHERESBYGRAFTEDCOPOLyMERABSTRACTPolyimide(PI)porou

8、smicrospheres，combiningbothexcellentthermal，lowelectricalpropertiesstrongmechanicalproperties，andtheadvantagesofporousstructuressuchaslargespecificsurface，hugevolumeofstorage，lowdensityandfeasiblefunctionaliz