可溶性聚芳醚PAE和聚酰亚胺PI的合成及其电纺纤维膜性能研究

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1、学校代码：10255学号：107222东华大学博士学位论文Ph．D．DissertationofDonghuaUniversity可溶性聚芳醚(PAE)和聚酰亚胺(PI)的合成及其电纺纤维膜性能研究Thepreparationandcharacterizationofsolublehighperformancepolymers(PAE，PI)andtheirelectrospunfibermembranes也‘东华大学学位论文原创性声明㈣Y2㈣13册6㈣2㈣71本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。

2、所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：破日期嘞刀钏月夕日Ⅶl，东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有

3、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和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口，在年解密后适用本版权书。不保密迫／学位论文作者签名：指导教师签名：日期心吖口年岁月夕目日期：≯lj年7月／日●，东华大学博士学位论文摘要可溶性聚芳醚(PAE)和聚酰亚胺(PI)f10合成及其电纺纤维膜性能研究摘要聚芳醚(PAE)和聚酰亚胺(PI)是一类具有优异热性能和良好力学性的高性能聚合物，在航空航天、电子、汽车、包装等领域发挥着重要的作用。然而，商品化的PAE和PI由于其分子主链的规整性和刚性，使其很难找到

4、合适的溶剂溶解进行加工成型。近年来，通过分子设计的方法，在分子主链中引入柔性基团或者引入大体积的侧基和功能性基团来改善聚合物的加工性，并且赋予其功能性，成为国内外学术界的研究热点。本文将大体积共平面性较强的萘环结构单元引入到聚合物的主链中，同时引入四甲基、氟原子等取代基团，制备了一系列具有良好溶解性和热性能的聚芳醚和聚酰亚胺，并对聚合物的结构和性能进行了详细的研究。同时，进一步利用静电纺技术将合成出的系列可溶性聚合物纺丝成形，确定最佳纺丝浓度以及溶剂配比，得到直径均匀的电纺纤维膜，探讨了电纺工艺条件对聚合

5、物纤维膜表面性能以及光学性能的影响。全文取得的主要研究结果如下：1、可溶性聚芳醚(PAE)的合成。详细研究了两种以萘环为侧基、四甲基为取代基的聚芳醚酮(PAEK)和聚芳醚砜(PAES)的合成方法以及结构性能表征：先以2,6．二甲基苯酚和1．萘甲醛为起始原料，在硫酸的作用下，通过缩合反应得到含有萘侧基和四甲基结构的双酚单体1，2．(4．羟基．3，5。二甲基苯基)萘甲烷。再由该双酚单体分别和两种活性的双卤单体(4，4’．二氟二苯甲酮，4,4’．二氯二苯砜)，在无水碳酸钾为催化剂，DMAc为溶剂的条件下，通过芳

6、香亲核取代反应，合成可溶性聚芳醚酮3a和聚芳醚砜3b。由于聚合物分子链中大体积萘环结构的引入，有效降低了分子链的堆积密度和分子间的相互作用，使得聚合物在一些极性和质子惰性的溶剂中表现出良好的溶解性。室温下可溶于NMP,DMAc和DMF，以及通常的低沸点有机溶剂CHCl3，CH2C12和THF。聚合物3a和3b的特性粘度分别为O．54和O．37dL／g。在提高聚合物溶解性的同时，也保持了商品化聚芳醚优异的热性能，其玻璃化温度(劭在257oC以上，氮气气氛下10％热失重的温度(乃o)东华大学博士学位论文摘要达

7、470。C。即使在空气气氛下，聚芳醚3a和3b也表现出较好的耐热性，10％热失重的温度(乃o)的值在446．458oC之间。所有的聚合物在氮气气氛下，测试温度到800oC时，残留量均大于46％。将所得的可溶性聚合物通过溶液涂膜法制备成具有一定弹性和韧性的薄膜。该聚合物薄膜表现出良好的力学性能：拉伸强度64．78MPa，断裂伸长4．5．12．5％，初始模量2．2．2．4GPa。与商品化的聚芳醚膜相比，该聚合物薄膜还具有良好的透光性，对可见光的截断波长在305．315nln之间，400nn2波长后薄膜透光率在

8、80％以上。2、可溶性聚酰亚胺(PI)的合成。三种新型的以萘环为侧基、氟原子为取代基的聚酰亚胺在文中合成并表征。先由1．萘甲醛和2,6一二氟苯胺在三氟甲磺酸作用下，通过缩合反应，合成了一种含有大的萘侧基的氟化二胺单体(1)，双(4．胺基．3，5．二氟苯基)萘甲烷。再由该二胺单体1分别与三种商品化芳香二酐单体(二苯醚四酸二酐，二苯酮四酸二酐，联苯四酸二酐)，在间甲酚中，氮气保护条件下，经过一步高温缩聚，制得一系列聚酰亚胺(PFI