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1、Vo.l31高等学校化学学报No.52010年5月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES1051~1055乙炔基封端聚酰亚胺增韧改性的相结构11111,21王大明,党国栋,赵晓刚,周宏伟,王运良,陈春海(1.吉林大学麦克德尔米德实验室,化学学院,长春130012;2.佳木斯大学药学院,佳木斯154007)摘要以双酚A二醚二酐(BPADA)和3乙炔苯胺(APA)为原料,通过两步法合成一种热固性可交联的聚酰亚胺预聚体.将此预聚体分别与不同结构的热塑性聚酰亚胺(PI)共混
2、,对其进行增韧改性,通过调控热塑性聚酰亚胺的质量分数,引入结构相似且含有更多柔性基团的热塑性聚酰亚胺(如含有醚键和对称甲基结构的二酐),得到了热固/热塑性聚酰亚胺复合膜.利用差示扫描量热仪(DSC)及扫描电镜(SEM)对该体系的相分离结构和相容性进行研究,并讨论其机械性能和热性能.结果表明,相分离结构使体系的机械性能得到改善,同时也保持了原有的优异热性能.关键词乙炔基封端聚酰亚胺;热固性树脂;共混改性;相分离;增韧中图分类号O631文献标识码A文章编号02510790(2010)05105105聚
3、酰亚胺(PI)由于具有优异的热稳定性、电绝缘性、物理机械性能及化学稳定性而广泛应用于机[1,2]械、电子和航空等诸多领域,热固性聚酰亚胺作为一类先进复合材料基体树脂,相对于热塑性聚酰亚胺具有更高的耐温等级和更好的加工性能,其中含乙炔基封端型热固性聚酰亚胺在很多方面比线性聚酰亚胺优越.但由于存在脆性大及冲击强度低等缺点,极大地限制了其发展和应用.因此,在保持良好耐热性能的基础上对其进行增韧是非常必要的.热固性树脂的增韧改性方法主要有橡胶类弹性[3~5][6~8][9,10][11,12]体、热塑性树脂、核壳结构粒子、热致液晶聚
4、合物增韧热固性树脂;降低热固性树[13~15]脂的交联密度或在交联点间引入柔性链段,以增加链活动性使其增韧等.通过引入热塑性树脂增韧热固性树脂具有明显的优势,在体相增韧的同时可以最大程度地保持材料的耐热性、工艺性和耐老化性.热塑相增韧热固相主要是通过控制体系形成相分离或相反转而实现的,其中反转相结构是由少量的热塑相构成网状连续相组成.考虑到体系的力学性能往往依赖于连续相的表现,因此这种[16!结构有利于体系性能的大幅度提高.本文通过使用自行合成的结构不同的3种热塑性聚酰亚胺,对热固性的乙炔基封端聚酰亚胺齐聚物进行共混改性,
5、通过改变热塑性聚酰亚胺的分子结构,引入含量不同的柔性基团,实现对相结构的有效控制,使聚合物韧性得到了提高,并讨论了分子结构对相分离及相容性的影响.1实验部分1.1试剂与仪器双酚A二醚二酐(BPADA),上海合成树脂研究所;3乙炔苯胺(APA),上海物竞化学试剂有限公司;4,4∀二氨基二苯醚(ODA),国药集团化学试剂有限公司;3,3∀,4,4∀联苯四甲酸二酐(sBPDA),石家庄海力精细化学有限公司;4,4∀氧双邻苯二甲酸酐(ODPA),国药集团化学试剂有限公司;N,N∀二甲基乙酰胺(DMAc),天津化学试剂有
6、限公司,分析纯,经减压蒸馏提纯.瑞士MettlerToledoDSC821e差热分析仪,升温范围为25~400#,升温速率为20#/min,N2气保护.HitachiS550型扫描电镜,样品在液氮中断裂,在浓硫酸下蚀刻72h后喷金.PerkinElmer公司Pyris1型热重分析仪(TGA),升温范围100~800#,升温速率5#/min,N2气保护.岛津公司AGI型电子万能实验机,样条尺寸40mm∃4mm∃01mm,拉伸速率8mm/min,测试温度(25%2)#.收稿日期:20090828.基金项目:国家八六三计
7、划项目(批准号:2007AA03A231)资助.联系人简介:周宏伟,女,教授,主要从事特种工程塑料研究.Emai:lzhw@jlu.edu.cn1052高等学校化学学报Vo.l311.2热固性聚酰胺酸的合成将APA溶解到DMAc溶剂中,按照摩尔比2&1缓慢加入BPADA,于室温下搅拌约4h,得到含有可交联乙炔基封端的聚酰胺酸溶液(Scheme1),固含量为50%.Scheme1PreparationprocessofTSPAA1.3热塑性聚酰胺酸的合成称取3份等摩尔ODA,分别溶解在
8、DMAc溶剂中,并按照摩尔比1&1分别缓慢加入3种结构不同的二酐BPADA,sBPDA和ODPA,在室温下搅拌4h,制得3种热塑性聚酰胺酸(其结构见Scheme2).特性黏度及玻璃化转变温度(Tg)数据见表1.Scheme2Structuresofthermoplasti
