聚酰亞胺（PI）作為一種高性能材料,因其優(yōu)異的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、良好的光電性能等,已被廣泛地應(yīng)用在絕緣、新能源、航空、航天、激光、微電子等高分子材料領(lǐng)域。然而,芳香族聚酰亞胺特殊的結(jié)構(gòu)易形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物和鏈的致密堆積,造成其較差的加工性能、低透明度和高介電常數(shù),極大限制了它們在先進(jìn)微電子和光電子學(xué)中的應(yīng)用。因此,設(shè)計(jì)開發(fā)高透明、易溶解、綜合性能優(yōu)異的聚酰亞胺薄膜對于聚酰亞胺的廣泛應(yīng)用具有重要意義。多面體聚倍半硅氧烷（POSS）具有獨(dú)特的籠狀分子結(jié)構(gòu),結(jié)合了無機(jī)和有機(jī)材料的優(yōu)越性能。本文選取POSS作為納米雜化材料,通過化學(xué)鍵的方式將功能化的POSS引入到聚酰亞胺分子鏈中,以期實(shí)現(xiàn)POSS與聚酰亞胺的“分子級雜化”,并探究POSS共價(jià)雜化對聚酰亞胺薄膜性能的影響。具體研究內(nèi)容如下:（1）合成主鏈含羥基Cardo型聚酰亞胺,并通過共價(jià)接枝的方法將POSS接入聚酰亞胺的側(cè)鏈,制得側(cè)鏈含POSS聚酰亞胺復(fù)合薄膜。POSS-聚酰亞胺復(fù)合膜不但具有高的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性能和優(yōu)異的溶解加工性能,而且具有低且穩(wěn)定的介電常數(shù)和介電損耗。在20 ^oC和10⁶... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

聚酰亞胺結(jié)構(gòu)單元

蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文POSS共價(jià)雜化聚酰亞胺薄膜的制備及性能研究2前，我國聚酰亞胺的產(chǎn)能已經(jīng)高達(dá)4000噸/年，在產(chǎn)能上與發(fā)達(dá)國家間的差距日益減小，但在產(chǎn)品的精細(xì)化程度、性能穩(wěn)定性、應(yīng)用廣泛性等方面仍然存在差距。表1-1典型的商品化芳香族聚酰亞胺1.1.2聚酰亞胺的制備方法二胺和二酐進(jìn)行縮聚反應(yīng)制備聚酰亞胺是目前實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)化最常用的方法，根據(jù)聚合反應(yīng)機(jī)理可分為一步法和兩步法[9,10]。(1)“一步法”制備聚酰亞胺如圖1-2所示，一步法是二胺和二酐溶解在間甲酚等高沸點(diǎn)溶劑中直接聚合生成聚酰亞胺。該方法需要不斷除掉反應(yīng)時(shí)生成的水，以確保得到較高的分子量。一步法溶劑的選擇有限且工藝不夠完善。因此，該方法在應(yīng)用上受限。圖1-2“一步法”制備聚酰亞胺(2)“兩步法”制備聚酰亞胺兩步法是目前制備PI最普遍的方法。如圖1-3所示，該方法首先通過二胺和二酐在N-甲基吡咯烷酮（NMP）等非質(zhì)子極性溶劑中形成前驅(qū)體聚酰胺酸（PAA）溶液，然后通過PAA溶液熱或化學(xué)亞胺化形成聚酰亞胺。該方法可利用PAA溶液進(jìn)行加工成型如溶液紡絲或流延成膜后再熱處理成聚酰亞胺。產(chǎn)品牌號研發(fā)機(jī)構(gòu)及商品化時(shí)間結(jié)構(gòu)式Kapton美國DuPont公司（1961年）Kerimid601法國Rhone-Poulene公司（1969年）Torlon美國Amoco公司（1976年）Upilex日本宇部興產(chǎn)公司（1978年）Ultem美國GE公司（1982年）Regulus日本三井東壓公司（1994年）

蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文POSS共價(jià)雜化聚酰亞胺薄膜的制備及性能研究5圖1-4含有柔性單元的二胺和二酐單體Reiner[40]等人基于單苯基均苯四酸二酐（MPPMDA），二苯基化均苯四酸二酐（DPPMDA），以及苯基化對亞苯基二胺和1,1-聯(lián)萘-4,4"-二胺制備了棒狀結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺。所研究的棒狀均聚酰亞胺僅可溶于間甲酚或?qū)β缺椒拥热軇�。合成的棒狀芳族聚酰亞胺顯示出預(yù)期的熱穩(wěn)定性。剛性側(cè)向取代基的引入增加了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。這可以通過比較結(jié)構(gòu)上相似的聚酰亞胺與單苯基均苯四酸二酐和二苯基化均苯四酸二酐單元來證實(shí)。David[41]等人合成了含有叔丁基和苯基側(cè)基的新型二酐，并將其與市售二胺單體進(jìn)行反應(yīng)制備了新型聚酰亞胺。側(cè)基的存在和聚酰亞胺前體的方法極大地影響了聚合物性能，例如溶解度，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。與同源未改性的聚酰亞胺相比，該聚合物在有機(jī)溶劑中顯示出改善的溶解度。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度略高，但耐熱性通常較低。圖1-5含有大體積側(cè)基的二胺和二酐單體1.2.1.3引入扭曲非共平面結(jié)構(gòu)含非共平面扭曲結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺分子鏈自由度較大，分子鏈間作用力較低，進(jìn)而提高聚酰亞胺的溶解性和加工性能。同時(shí)，剛性分子鏈的破壞降低了聚酰亞胺材料CTC效應(yīng)，提高了聚酰亞胺的透光率。目前，研究較多的是在主鏈中引入噻吩、咔唑、喹喔啉、三碟烯和Cardo等結(jié)構(gòu)[42-46]。1.2.1.4引入支化結(jié)構(gòu)超支化聚酰亞胺的結(jié)構(gòu)中含有支化結(jié)構(gòu)和端基，因此使得材料具有一些獨(dú)特

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一體化成型制備高性能聚酰亞胺纖維新技術(shù)[J]. 鄭寧來.  合成技術(shù)及應(yīng)用. 2017(02)
[2]Fluorinated Polyimide/POSS Hybrid Polymers with High Solubility and Low Dielectric Constant[J]. 汪稱意,Wen-tao Chen,Chang Xu,趙曉燕,Jian Li.  Chinese Journal of Polymer Science. 2016(11)
[3]聚酰亞胺的合成與改性研究[J]. 周宏福,劉潤山.  合成技術(shù)及應(yīng)用. 2009(01)
[4]聚酰亞胺的合成與研究[J]. 王衛(wèi),李承祥,張國斌,盛六四.  材料導(dǎo)報(bào). 2008(02)
[5]高性能聚酰亞胺的進(jìn)展[J]. 李生柱,吳建華,朱小華,張樑.  化工新型材料. 2002(06)

碩士論文
[1]POSS改性聚苯并咪唑高溫質(zhì)子交換膜的制備與性能研究[D]. 劉暢.蘭州大學(xué) 2019
[2]含二氮雜芴結(jié)構(gòu)高性能聚合物的設(shè)計(jì)、制備及性能研究[D]. 鄧博.蘭州大學(xué) 2018



本文編號：3366817