特种含氟二胺单体合成及其聚酰亚胺薄膜研究
芳香型聚酰亚胺具有优异的热稳定性、良好的机械性能、尺寸稳定性、耐化学溶剂性、辐照性能和电性能，因此被广泛应用于航空航天、电子、高端信息产业、精细化工和国防技术等领域。但是由于目前商品化的聚酰亚胺薄膜颜色深、较高的吸水性和在有机溶剂中有限的溶解性能、难加工等缺点，使其在一些领域中的应用受到限制。为了克服这些困难，旨在改善聚酰亚胺薄膜的透明性，降低其吸水率、介电常数并提高溶解性能的研究工作已成为近年来国内外科研人员专注的热点之一。 本文通过在二胺单体中引入含氟基团——三氟甲基、六氟丙基，柔性醚氧键，不对称结构，非共平面等结构单元来改善聚酰亚胺的透明性、吸水性、溶解性和介电常数等性能。首先，以2-氯-5-硝基三氟甲苯和六种具有不同结构的二酚为主要原料，通过亲核取代反应合成了相应的二硝基物，再以Pd/C为催化剂、水合肼为还原剂，将上述二硝基化合物进行高效还原得到具有特殊结构的多种含氟二胺单体——1,4-双（4-氨基-2-三氟甲基苯氧基）苯（1,4-BAPB-2TF）、1,3-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯(1，3-BAPB-2TF)、2，2-双[4-（4-氨基-2-三氟甲基苯氧基）苯基]丙烷（BAPP-2TF）、2,2-双[4-（4-氨基-2-三氟甲基苯氧基）苯基]六氟丙烷(BAPFP-2TF)、4,4'-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯（4，4'-BAPBP-2TF）、2,2'-双（4-氨基-2-三氟甲基苯氧基）联苯(2，2'-BAPBP-2TF)。并通过红外、元素分析对其结构进行表征，DSC测其熔点和纯度表征。为了进一步证实以上三种表征手段可证明合成产物结构的正确性，本文选择其中一种单体2,2'-BAPBP-2TF对其进行核磁氢谱的测试。 其次，以上述合成的特种二胺和均苯四甲酸二酐(PMDA)、3，3',4，4'-联苯四酸二酐(BPDA)或4,4-六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6FDA)等二酐在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)非质子极性溶剂中进行低温缩合聚合反应合成聚酰胺酸(PAA)溶液，再通过热亚胺化反应制备含氟聚酰亚胺薄膜，并对其进行红外表征、热性能、玻璃化转变温度、光学性能、吸水性和溶解性能进行测试、分析和讨论。红外图谱均中显示聚酰亚胺特有的吸收峰——1785cm-1、1740cm-1附近酰亚胺基团中C=O对称伸缩振动和不对称伸缩振动的吸收峰;1384cm-1、730cm-1附近亚胺环中C-N-C的伸缩振动峰和弯曲振动吸收峰，表明合成的薄膜为目标产物。TG测试分析表明各薄膜初始热分解温度均较高，5％热失重温度均高于500℃，900℃仍有高于46％的质量残留，表明薄膜具有良好的化学热稳定性。DSC测试所有薄膜的玻璃化转变温度(Tg)在220.2～315.0℃，表明薄膜具有良好的耐热性。紫外-可见透光率分析所有的薄膜最高透过率均高于80％，表明薄膜具有优异的光学透明性。吸水性能测试各薄膜的吸水率均低于0.35，表明所制备的薄膜具有较低的吸水性。溶解性能测试表明薄膜不仅可溶于强极性溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，在弱极性溶剂四氢呋喃(THF)、丙酮、三氯甲烷(CHCl3)中也有较好的溶解性。 最后，对进一步开展相关研究提出了一些意见或建议，供参考。
含氟二胺单体;热亚胺化;6FDA聚酰亚胺薄膜;含氟聚酰亚胺薄膜;合成工艺
西南科技大学
硕士
应用化学
黄渝鸿;康明
2013
中文
TQ323.7
107
2013-10-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）