可溶性联苯型聚酰亚胺的合成及表征

可溶性联苯型聚酰亚胺的合成及表征

黄勇

自贡中天胜新材料科技有限公司 自贡市 643030

摘要：聚酰亚胺(PI)是一类具有优异综合性能的聚合物材料。PI 的主链包含芳香环和酰胺, 导致形成 pi-π、 p-π和其他共聚系统之间的分子链, 有助于电子的极化和电荷转移到系统中, 本文分析了可溶性联苯聚酰胺的合成和表征作为参考。

关键词：聚酰亚胺；可溶性；合成；两步法

引言

聚酰亚胺(PI)具有优异的耐热性,稳定性,耐酸性和介电性能在各种物种。PI的合成需要各种各样的二胺和苯胺,且易于获得,因此PI已广泛应用于化工、航空航天、新型复合材料、民用设备等领域,成为21世纪的“黄金材料”。传统的PI分子链较大,链间排列紧密,分子刚度高,分子难以熔化和溶解,加工难度大大限制了它们的应用和发展。在保证传统PI的优异性能的同时,降低分子链的刚度,提高其在有机试剂中的溶解度,是PI研究的热点之一。

1概述

改革开放以来,我国工业发展日趋成熟,越来越多的聚合物复合材料被应用于航空航天、军事技术、家用电器、微电子、化工生产、节能环保等重要领域。这极大地促进了我国经济的快速发展,提高了我国在世界科技领域的重要地位。在众多高分子复合材料中,聚酰亚胺(PI)因其良好的耐高温性、化学稳定性、耐降解性和电学性能,已成为21世纪有机高分子复合材料的最佳综合性能之一。聚酰亚胺属于氨基酸聚合物的主链(CO-N-CO),是最好的有机聚合物之一,因为分子链中含有大量的氨基酸,分子链具有很高的刚性,所以它表现出很高的耐热性和化学稳定性。根据各种重复细胞的结构,它们可以分为芳香型,半芳香型和脂肪型,并且根据聚合物链之间的相互作用力的类型,它们可以分为交叉型和非交叉型。由于聚酰亚胺的整体性能良好,以及薄膜、纤维、工程塑料、粘合剂、泡沫等形状的存在,已成为高性能聚合物材料领域的研究热点之一。发明了6FDA型BDADTBHQ,它为聚酰亚胺脂肪膜产生温和的反应条件,反应过程在正常压力下进行,成本低,不含腐蚀性物质,也不产生。室温断裂韧性为137.2MPa,断裂伸长率为14.2%,介电常数为2.7%,热分解温度为5%,温度为538.2C,500nm波长为93%,显示出较强的整体性能。合成了一种聚酰亚胺薄膜(CPI),它含有高表面能、低介电损耗和高粘度的氢氧化物,可用于制造铜涂层。它是一种有前途的马来酰亚胺薄膜,吸水率低,表面性能高,可见光透射率高达88%,介电损耗低,具有广泛的应用前景。制备了含氟基团的无色透明聚酰亚胺薄膜,具有良好的机械、介电和光学性能,可用于制造电子设备。

2一步法制备可溶性聚酰亚胺及其性能

由于其独特的结构,聚酰亚胺(PI)具有较高的玻璃过渡温度,优异的绝缘性能,优异的机械性能和耐化学性,因此常用于高温过滤,安全保护,原子空间等恶劣条件。这给正式管理带来了很大的困难。聚酰胺酸(PAA)前体在大多数常规溶剂中溶解。对于聚酰亚胺的大规模制备,目前通常使用两步法,即。PAA首先通过低温聚合与二恶英结合,然后通过各种加工工艺形成膜或PAA纤维。最后,在固体淀粉法处理最终产品中的PI前体时,虽然该方法有效地解决了聚酰胺的加工问题,但它面临着PAA溶液易溶解和后续复杂的淀粉工艺的问题。然而,解决这种方法的第一个问题是PI溶解度的问题。20世纪,三组甲醇作为大侧基体引入分子母链,增加了分子间的自由体积,减少了分子间的作用,实现了从PI溶液到苯酚介质溶液的一系列高温过渡;类似的方法是通过将叔丁基苯引入分子基质和引入甲基基基质来获得一系列具有更好溶解度的聚酰亚胺来实现的。该溶液的条件比固体酰胺更有利于反应基团的碰撞,即在高温下更容易获得高分子量聚酰胺,并有助于改善PI材料的机械性能。利用各种基团的协同效应,可以通过三维收敛获得一系列具有混合基团和甲基化基团的可溶性聚酰胺。用一维高温方法制得的聚合物的相对分子量高、窄、溶于NMP和DMAc溶剂。随着中环的引入,成品聚酰胺分子链变得更硬;所得薄膜还具有优异的机械性能,PIA3B7薄膜的断裂强度可达123MPa,断裂模量可达2.96GPa。

3实验部分

3.1 聚酰胺合成

在PAA反应溶液中加入NMP的量,以改变溶液中固体物质的含量至10%。均匀混合后,将乙酸酯和马氏体的混合物添加到氨基酸试剂中。反应单体,甲基乙酸酯和马氏体的摩尔比为4.24:4:1,在我们继续在室温下搅拌一段时间后,我们将获得PI溶液。单因素变量方法用于研究改性PI淀粉对淀粉水平的影响。在不同时间添加氨试剂后,取适量的PI溶液,均匀涂抹在玻璃板上,浸入去离子水中,得到相变的PI膜。PI膜应在水中用足够的溶剂更换,然后在60°C的真空炉中干燥12小时,以获得不同冷却时间的PI膜,装入自打袋进行更换。

3.2 确定浓度

在德国布鲁克使用Vertex 7.0傅里叶变换(FT-IR)红外光谱仪测量聚酰胺的合成度。ATR模型中PI吸收峰面积越大,PI矿化程度越高,选择PI-C-N吸收振动峰作为吸收峰1373cm-1,但由于不同样品之间的差异,它接近苯环吸收振动峰1500cm-1作为参考。一般认为,聚苯胺在350°C下完全受精1h后,PI的热固化程度固定在100%,在其他条件下,以PI为参考,计算出相应的阳离子化程度。

4聚酰亚胺的合成

双边氨基酸和双边氨基酸

大多数 IP 地址都是以这种方式合成的。根据合成阶段,可分为单相合成、两相合成和三相合成以及气相分离。单级合成方法涉及在高沸点溶剂中脱水生物胺和二酸盐,以直接形成PI而无需中间生产聚酰胺。这种方法是完全脱水反应所必需的。因此,为了去除多余的水分,必须添加脱水剂。然而,通过这种PI方法获得的分子质量受到其溶剂的溶解度的限制。如果得到的PI在溶剂中不溶解或溶解度低,则会形成类似的产物,从而降低分子质量。目前最常见的方法是两步合成,该过程分为两个阶段:首先将单体冷凝在极化溶剂中,从聚酰胺中获得中间体,然后在高温下循环形成最终产物PI。第一级极性溶剂可作为单极性溶剂的补充,如NMP、DMAc、DMF、THF、CH3OH等混合溶剂;在脱水和热循环的第二阶段可以采用脱水和化学循环的方法,通常脱水剂和催化剂是甲烷/乙酸、三乙烯等。PI的三步合成过程基于两步法,其中聚酰胺酸脱水形成另一种聚酰胺中间体,在催化或加热条件下产生PI。与两步法相比,三步法合成工艺较为复杂,但由于反应体系中不存在小分子,成品中无气泡,加工效率较好,具有一定的应用前景。

4.2 直接摘要

现有氨基酸摩托车的PI主要通过反应聚合制备。这种PI合成方法有几种特殊类型,例如淀粉交换反应,该反应由PI组成,以从PI中获得共聚物BMI和用于淀粉反应的聚酰胺。BMI是一种特殊类型的PI。

5讨论

除了聚合物的相对分子质量外,聚合物的结构对膜的性能也有决定性的影响。作为聚合物结构的一个重要方面,聚合物的结晶状态对其性能影响很大,聚酰胺薄膜在散射峰10~20左右,急性散射峰小于26,且无可见的散射峰,说明聚酰胺虽然一般为无定向聚集结构,但在溶液的合成中,聚合可以形成有序结构和局部结晶。可能是由于在溶液中加入淀粉分离试剂,增加了淀粉分离结构的刚度,在诱导好的NMP溶剂时,大分子链仍保留了一定的流动性,可以完全局部化。聚酰胺是支持良好膜形成的晶体结构的一部分。

6可溶性PI的发展趋势

目前,PI可溶性树脂因其优异的性能而广泛应用于中国工业的各个领域,化工材料大型企业也在不断发展。然而,低成本仍然需要很长的步骤来研究结合二氧化碳和二胺的聚合物的设计原理,并进一步开发足够的可溶性和可转化PI,以充分应用于化学,航空航天,新型复合材料,涂料,粘合剂,塑料,家用电器,纳米材料等重要领域,并获得其在应用领域的最佳性能。我国PI的发展和发展与世界其他国家基本相同,迄今已形成双酚A、单酚A、双酚A、双酚A、丁烷等类型的PI,但可溶性PI的研究太慢,开发易于加工和训练的可溶性PI已成为各大化工企业的主要研究目标之一。东华大学化学与生物工程系采用以PI为基础的透明质和透明质生产方法,在合成金刚石酸之前选择合适的透明质和透明质,然后合成金刚石酸和二恶英,如二乙醇,丙二醇,联苯A等。类型的合成金酯在DMF,氯仿,DMAc,NMP,THF,TiOtan甚至二氯甲烷中具有很高的溶解性。合成工艺简单、成本低廉,在工业市场上具有广阔的应用前景。北京应用化学研究院介绍了一种合成可溶性PI的新工艺,并发现了一种用氯乙烯合成PI的新方法。新工艺将节省高达25%的生产成本和能源消耗。

结束语

总体而言,新合成工艺将原来的PI合成工艺从7个步骤改为2个步骤,大大减少了有机溶剂和其他辅助试剂和催化剂的使用,减少了反应过程中的废物排放和原料损失。最终,PI在简化加工和降低生产成本方面发挥了作用。该技术的成功为高分子材料市场的开发和应用提供了坚实的基础,提高了我国在国际PI行业中的影响力。

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