基于TDPA高性能双酮酐型聚酰亚胺及其共聚酰亚胺的合成与性能研究

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1、分类号：O61密级：学校代码：10414学号：2012010648硕士研究生学位论文基于TDPA高性能双酮酐型聚酰亚胺及其共聚酰亚胺的合成与性能研究StudyofSynthesisandPropertyofDiketonePolyimideandCopolyimidesBasedonTDPA詹美栋院所：化学化工学院导师姓名：宋琤副教授学位类别：理学硕士专业领域：耐高温材料二〇一五年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方

2、外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解江西师范大学研究生院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西师范大学研究生院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编

3、学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日I摘要聚酰亚胺(PI)具有耐温、抗辐射、介电常数低、化学稳定性好、绝缘性好、机械力学性能优异、尺寸及氧化稳定性好等优异性能，是人工合成材料中综合性能最好的材料之一。在航空航天、微电子工业、军事装备等高新技术领域具有极大的应用和发展前景。芳二酐和芳二胺的种类和分子结构决定了聚酰亚胺材料的结构、性能及其应用价值。制备成本高，缺口冲击性敏感，耐水解性差及加工性能差等是PI材料普遍存在的问题，通过结构改性改善P

4、I材料的性能以及开发新型PI应用一直以来是PI材料研究的热点和难点课题。单酮酐型PI由于其成熟的加工工艺和优良的性能而获得了广泛的应用，已经发展成为均苯型、醚酐型、氟酐型外又一大PI新品种。由于其结构中的酮基极性，使单酮酐型PI对碳纤维、玻璃纤维及铜等金属材料具有十分良好的界面性能，单酮酐型PI已广泛应用于复合材料基体树脂、粘结剂、电磁线漆、印刷线路板及超音速飞机、火箭、喷气发动机内的零部件等领域。双酮酐型PI的研究始于20世纪70年代，1970年一篇法国专利和1985年一篇欧洲专利涉及到了双酮酐的制备。NA

5、SA开创的间位双酮酐4,4’-间苯二甲酰二邻苯二甲酸酐(IDPA)型PI的应用，其中商品名为Larc-I-TPI是由IDPA和间苯二胺经两步法制得，室温下Ti/Ti单搭接拉剪强度达到18.5MPa，204℃和232℃分别达到22.9MPa和20.8MPa，已应用于耐高温粘结剂，耐高温复合材料层压板以及电绝缘漆材料等制品。OOOO*NN*OOnLarc-I-TPI对位双酮酐4,4’-对苯二甲酰二邻苯二甲酸酐(TDPA)为IDPA的同分异构体，对位双酮酐TDPA型PI鲜见于文献报道。双酮酐型PI主要采取两步法制备

6、，即将单体在低温下进行缩聚制备聚酰胺酸(PAA)溶液，再经程序升温或化学亚胺化制备高性能PI树脂。两种方法均有其优缺点：热亚胺化要求的温度较高，经热亚胺化后的PI刚性太大，加工成型困难，但具有较强的力学性能。通过化学亚胺化制备的PI粉末具有更好的耐热性能，但亚胺化过程中易产生副产物-聚异酰亚胺，亚胺化过程中，PAA和PI有充足的时间进行分子链，改变了PI的性能。因此，寻找PI更加合理的合成工艺途径显得尤为重要。II本文基于聚合物结构与性能的关系，基于TDPA，合成了四种双酮酐型PI，并对其结构与性能进行了表征

7、。主要研究内容如下：(1)热塑性双酮酐型聚酰亚胺的合成与性能研究研究发现，在PI分子链中引入半柔性链单元，如醚基、酮基等，可以降低PI的熔融温度，提高冲击韧性，改善加工性能。双酮基结构使双酮酐型聚酰亚胺树脂与碳纤维、玻璃纤维等增强材料具有优良的界面浸润性能，可作为先进复合材料的基体树脂及胶黏剂加以应用。本论文基于对位双酮酐TDPA与两种二胺3,3’-(4-氨基苯氧基)二苯甲酮(BABP)和间苯二胺(MPD)经两步法制备了两种双酮酐型聚酰亚胺(DK-PI)，通过对聚酰胺酸(DK-PAA)对数比浓粘度的测定确定最

8、佳合成工艺，以TDPA过量或少量邻苯二甲酸酐(PA)对聚酰胺酸(DK-PAA)进行封端，比较了封端剂对DK-PI热力学性能的影响。分别经热亚胺化和化学亚胺化制备了PI薄膜和粉末，研究了两种亚胺化方法对DK-PI性能的影响。用广角X射线衍射(WAXD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、示差量热扫描法(DSC)、吸水率测试、拉伸测试和溶解性能测试对聚合物的结构与性能进行了表征。DK-P