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1、Vol.36高等学校化学学报No.92015年9月摇摇摇摇摇摇CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES摇摇摇摇摇摇1819~1824摇摇doi:10.7503/cjcu20150387侧链含卤素基团聚芳醚酮的合成及性能路摇莹,杨摇雪,杨摇霞,朱遂一,范摇伟,耿摇直(东北师范大学环境学院,长春130117)摘要摇通过分子设计,合成了新型含碘基苯基的双酚单体4鄄碘苯基对苯二酚(I鄄Ph鄄HQ),利用上述单体与含氟双酚单体(3鄄三氟甲基)苯基对苯二酚和氟酮通过亲核取代缩聚反应合成了一系列侧链含卤素基团的聚芳1醚酮共聚物(PEEK鄄CF鄄I).通过FTI
2、R和HNMR等测试手段,表征了共聚物的化学结构.研究了所合成的3PEEK鄄CF鄄I共聚物的介电性能、热性能和机械性能,探讨了共聚物中含碘侧基和含氟侧基含量的变化及对3材料各项性能的影响.研究表明,共聚物中含碘侧基含量的增加能够显著提升共聚物的玻璃化转变温度,其中共聚物材料PEEK鄄CF鄄I鄄10%的玻璃化转变温度为153益,同时材料依然能够保持优异的机械性能和较低3的介电常数.关键词摇聚芳醚酮;卤素;玻璃化转变温度中图分类号摇O631摇摇摇摇文献标志码摇A聚芳醚酮类材料(PAEKs)由于其优异的机械性能、良好的尺寸稳定性和热性能及较低的介电常数[1~7](3郾2~3郾5)而被视
3、为一类在微电子领域具有广阔应用前景的高性能聚合物材料.然而,随着微电子领域的飞速发展,电子器件的尺寸越来越小,线路之间的相互影响越来越严重,因而对电子封装材料提出了越来越高的要求,新一代的电子封装材料需要具有更低的介电常数和更好的热性能.近些年,设计合成低介电常数聚合物材料主要有以下2种方式:(1)将含氟基团引入聚合物分子链中,利用氟原子极化率低的特性,降低聚合物材料的极化率,[8~11][12]从而降低聚合物材料的介电常数.如Wang等将三氟甲基苯基引入聚芳醚酮体系中,合成了具[13]有较低介电常数和较高热性能、机械性能以及优异溶解性能的含氟聚芳醚酮材料;Liu等将双三氟甲基
4、苯基引入聚芳醚酮体系中,合成了具有良好介电性能、热性能和机械性能的含氟聚芳醚酮材料.(2)向聚合物分子链中引入刚性大体积基团,降低聚合物分子链的堆砌密度,增大聚合物的自由体积,同时增加聚合物的分子链刚性,从而降低聚合物材料的介电常数并提高材料的玻璃化转变温度[14~16][17](T).如Wang等将大体积刚性金刚烷基团引入聚芳醚酮体系中,合成了一系列含金刚烷基g团的聚芳醚酮材料,并研究了其各项性能.卤族元素中的氟原子具有较小的原子半径和较低的极化率,因而将其引入聚合物分子能够降低材料的介电常数.而卤族元素中的碘原子具有较大的原子半径,将其引入聚合物分子能够增大聚合物的自由体积
5、,降低材料的介电常数,同时阻碍聚合物分子链段的运动,提高材料的玻璃化转变温度(T).g本文将上述2种方式相结合,通过分子设计,将卤族元素氟和碘同时引入聚芳醚酮分子中,合成了一系列卤族元素氟和碘含量不同的聚芳醚酮,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱1(HNMR)等手段表征所合成的单体及聚合物的化学结构,同时研究了聚合物的介电性能、热性能和机械性能,并探讨上述2种卤族元素含量的变化对材料各项性能的影响.收稿日期:2015鄄05鄄17郾网络出版日期:2015鄄08鄄17.基金项目:国家自然科学基金(批准号:51478095,51238001)和中央高校基本科研业务费专
6、项资金(批准号:14QNJJ027)资助.联系人简介:耿摇直,男,博士,讲师,主要从事环境功能材料研究.E鄄mail:aaavbackkom@163郾com1820高等学校化学学报摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇Vol.36摇1摇实验部分1.1摇试剂与仪器实验所用试剂均为分析纯,购于国药集团化学试剂有限公司.实验用水为蒸馏水.(3鄄三氟甲基)苯基对苯二酚的合成参照文献[12,18]方法制备,凝胶渗透色谱(GPC)分析得到重均分子量M=5郾4伊w4410,数均分子量M=2郾8伊10,多分散指数PDI=1郾9.nNicoletImpact410型傅里叶变换红外光谱仪;Bruker5
7、10(500MHz)核磁共振波谱仪;GB61M/PL鄄GPC220型高温凝胶渗透色谱(GPC)仪;Mod鄄1106型元素分析测试仪;Mettler鄄ToledoDSC821e型差式扫描量热计;Perkin鄄ElmerTGA鄄7型热失重分析(TGA)仪;Hewlett鄄Packard4285A型介电常数仪;ShimadzuAG鄄I型万能试验机测试样品的机械性能.具体的测试条件及前处理方法参见文献[19].1.2摇实验过程1.2.1摇4鄄碘苯基对苯二酚(I鄄Ph鄄HQ)的制备摇将21郾9g对碘苯
