论文部分内容阅读
聚酰亚胺是一种在主链中含有亚胺环的芳杂环聚合物,具有优良的耐高温性能、介电性能和力学性能,可以制成各种形式的产品,近四十年来在许多高性能领域得到了迅速的发展和一定的应用。为了使传统的聚酰亚胺有人们所希望的特殊性质,在聚酰亚胺分子链中引入功能化的侧基对其进行改性是一种有效的方法,如在聚酰亚胺主链上引入柔性的烷基侧链。本论文制备了三个系列含烷基侧链的聚酰亚胺,并对其结构和性能进行了研究,为今后其在取向膜方面的应用打下理论基础。本文首先以对苯二酚、溴代正构烷烃和3,5-二硝基苯甲酰氯为原料,经过单醚化、酯化和催化加氢等步骤合成了含有烷氧基侧链的二胺单体3,5-二氨基苯甲酸-4?-烷氧基苯酯,并分别与均苯四甲酸酐、二苯甲酮-3,3?,4,4?-四甲酸二酐和2,2-双[4-二羧酸基苯氧基苯基]丙烷二酐反应制备出三个系列含有烷基侧链的聚酰亚胺薄膜,通过傅立叶红外光谱、紫外光谱、热分析等手段研究其性能。通过研究发现,聚酰亚胺薄膜在紫外-可见光区的透光率和表面张力随着烷基侧链的增长而下降,透光率在400nm处均减小到零,双酚A系列侧链型聚酰亚胺的表面张力最小;均苯系列侧链型聚酰亚胺和二苯酮系列侧链型聚酰亚胺主链的刚性比较大,增加烷基侧链的长度也不能使其溶解在有机溶剂中,可溶性双酚A系列侧链型聚酰亚胺的溶解性随着烷基侧链的增长而增加,在NMP溶剂中其特征粘度在0.34 - 0.53 dL/g范围内;侧链烷基的引入降低了聚酰亚胺的热稳定性,均苯系列侧链型聚酰亚胺和二苯酮系列侧链型聚酰亚胺在热分解温度以下没有观察到玻璃化转变;双酚A系列侧链型聚酰亚胺的玻璃化转变温度随着烷基侧链的增长而降低,玻璃化转变温度从171 oC下降到132 oC。三个系列的侧链型聚酰亚胺均呈无定型态,由于主链呈刚性,均苯系列侧链型聚酰亚胺和二苯酮系列侧链型聚酰亚胺的规整度随着烷基侧链的增长而降低,而双酚A系列侧链型聚酰亚胺由于主链的柔顺性较好,烷基侧链对聚酰亚胺分子链的规整度影响已经非常小。采用Hyperchem程序包中的AM1方法全优化了三个系列侧链型聚酰亚胺的空间构型,由于均苯系列侧链型聚酰亚胺和二苯酮系列侧链型聚酰亚胺的主链呈刚性,双酚A系列侧链型聚酰亚胺主链呈柔性并且单键的内旋转比较容易,三个系列聚酰亚胺的规整度依次降低;同时三个系列的侧链型聚酰亚胺薄膜的微观表面并不平坦,而是高低起伏的突起状。经过摩擦处理过后,聚酰亚胺薄膜表面上出现与摩擦方向相一致的相互平行的沟槽。