高耐热聚酰亚胺的合成
发布时间：2021-12-16 03:51
聚酰亚胺是（PI）一类性能独特且表现优异的特种工程塑料,凭借其所表现出的各项优异性能,被社会各界广泛应用。唯物论认为事物是存在两面性的,世间万物都不可避免。聚酰亚胺除了优异的性能外,其自身材料在加工以及使用方面都存在着缺陷。近些年来,聚硅氧烷出现在了世人面前,将其引入到聚酰亚胺分子链中进行改性,得到了社会的广泛关注。因此,本文合成了一系列氨基聚二甲基二苯基硅氧烷,用于聚酰亚胺的改性,我们进一步探究了氨基聚硅氧烷的合成工艺条件,以及聚酰亚胺-硅氧烷共聚物结构与性能之间的关系,具体工作与结论如下:1、本论文以八甲基环四硅氧烷和八苯基环四硅氧烷为聚合单体、1,3-双（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为封端剂,在催化剂四甲基氢氧化铵和促进剂二甲基亚砜的共同作用下,采用阴离子开环聚合制得了端氨基聚二甲基二苯基硅氧烷,对其进行了红外光谱及核磁共振氢谱等分析;通过改变聚合反应温度、催化剂用量和促进剂用量确定聚合反应最佳反应条件。（1）聚合反应温度对氨基聚硅氧烷产率有较为明显的影响,125℃时产率最佳;（2）聚硅氧烷产率随着催化剂用量的增加,呈现先增长后下降的趋势;（3）促进剂在用量较低...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚均苯四甲酰亚胺化学结构式
单体共聚的双官能团聚酰亚胺。BMI特有的结构特点是相邻的吸电子羰基导致分子链端基的双键电子极度缺乏。这种结构最直观的影响是BMI两端的双键活性极高，仅仅在加热的条件下并不需要催化剂的参与BMI就会发生聚合。BMI均聚物的缺点主要体现在加工窗口窄、制品发脆，因此市面上出售的成品BMI树脂很少有均聚产物，大多情况下都是和具有活性官能团的单体进行共聚反应所制备的双马来酰亚胺树脂材料。双马来酰亚胺共聚树脂出色的性能主要体现在弯曲强度、耐热以及模量等方面[4]。市场上较为常见的几种双马来酰亚胺共聚树脂结构式如图1.2所示。图1.2双马来酰亚胺共聚树脂结构式PMR型聚酰亚胺的体系中较为人熟知的是PMR-15（PMR-15结构式如图1.3），它是上世纪70年代NASA第一种利用单体反应物原位聚合方法合成的商品级热固性聚酰亚胺[5]。PMR-15是以二苯甲酮四甲酸二酐和4,4’-二氨基二苯甲烷为单体，降冰片烯二酸酐(NA)为封端剂在非质子性溶剂缩聚脱水得到的聚合物[6]。自PMR-15问世以来凭借其优异的耐热性能和热稳定性被广泛的使用在航空领域，其复合材料主要被用作于飞机蒙皮、尾翼、大功率航空发动机、巡航导弹整流罩及其航天发动机等领域。到目前为止PMR树脂仍然被广泛使用，但是人们发现接触4,4`-二氨基二苯甲烷具有很高的致癌风险，因此探索PMR-15的替代物是PMR当前发展的主流方向。其中比较有代表性的有LARC-160和PMR-15II。LARC-160利用JeffamineAP-22替代了4，
第二章端氨基聚二甲基二苯基硅氧烷分子结构设计与合成研究15第二章端氨基聚二甲基二苯基硅氧烷分子结构设计与合成研究2.1引言聚硅氧烷是分子主链以硅-氧键为基本结构的聚合物，其他有机基团作为侧链结构与硅原子通过化学键相连接[34]。因此，在聚硅氧烷结构中既具有有机基团，又具有无机基团，这种特有结构使它具有机物特有属性与无机物属性于一身。自上世纪40年代聚硅氧烷面世以来，凭借其特有的化学结构，使其具有出色的耐高低温特性、耐候性好、透气性好、良好的电绝缘性、疏水性和特殊的表面能等优异性能，在航空航天、军事、电子封装、建筑密封材料、纺织整理剂以及科研等多种领域广泛应用[22]。本论文以八甲基环四硅氧烷和八苯基环四硅氧烷为聚合单体、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为封端剂，在催化剂四甲基氢氧化铵和促进剂二甲基亚砜的共同作用下，采用本体聚合法制得了端氨基聚二甲基二苯基硅氧烷，并对其进行了红外光谱及核磁共振氢谱等分析。实验反应机理如图2.1。本实验制得的聚二甲基二苯基硅氧烷为无色透明的液体，粘度中等，具有较强的热氧稳定性，分子链具有很好的柔顺性。在聚硅氧烷分子链中引入氨基对其进行改性，使其可与酸酐、羧酸和碳水化合物等进行反应，进一步丰富了聚硅氧烷的应用领域。端氨基聚二甲基二苯基硅氧烷的引入解决了耐热聚酰亚胺加工过程中热分解以及加工困难等问题，而且疏水性、溶解性等也得到进一步改进。本章进一步地讨论了各种外部条件对聚硅氧烷合成的影响，主要为反应温度、催化剂和促进剂用量对聚硅氧烷产率的影响。图2.1氨丙基聚二甲基二苯基硅氧烷的合成机理图
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶液缩聚法含氟化聚酰亚胺的制备及薄膜性能研究(下)[J]. 赵婧. 橡塑技术与装备. 2020(06)
[2]石英纤维/聚酰亚胺复合材料的制备与性能[J]. 肖沅谕,高龙飞,陈博,李松. 复合材料学报. 2020(10)
[3]基于聚硅氧烷疏水改性聚酰亚胺气凝胶[J]. 厉旭,裴学良. 功能材料. 2019(10)
[4]环硅氧烷阴离子开环均聚及共聚研究进展[J]. 夏爽,刘小兵,赵娜,李玉全,赵祺,刘绍峰,李志波. 高分子学报. 2018(12)
[5]纤维增强PMR型聚酰亚胺复合材料研究概况[J]. 高龙飞,李松,肖沅谕,张雪梅,黄朋. 玻璃钢/复合材料. 2018(09)
[6]热塑性共聚聚酰亚胺薄膜的合成及性能研究[J]. 马馨雨,刘立柱,张笑瑞,吕彤. 材料科学与工艺. 2019(03)
[7]共聚聚酰亚胺胶粘剂的制备与性能研究[J]. 张亚飞,庆健,王海风. 化工新型材料. 2018(03)
[8]阴离子开环聚合合成超高相对分子质量聚硅氧烷[J]. 漆刚,姜会平,熊婷. 合成树脂及塑料. 2017(06)
[9]低聚倍半硅氧烷/聚酰亚胺复合薄膜的力学性能和疏水性能（英文）[J]. 彭永虹,张帅,尹强,朱方华,李娃,易勇,杜凯. 化学研究. 2017(03)
[10]耐高温双马来酰亚胺树脂研究进展[J]. 计怡,刘琦,冯渊博,郅小利,颜红侠. 粘接. 2016(07)
本文编号：3537423
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚均苯四甲酰亚胺化学结构式
单体共聚的双官能团聚酰亚胺。BMI特有的结构特点是相邻的吸电子羰基导致分子链端基的双键电子极度缺乏。这种结构最直观的影响是BMI两端的双键活性极高，仅仅在加热的条件下并不需要催化剂的参与BMI就会发生聚合。BMI均聚物的缺点主要体现在加工窗口窄、制品发脆，因此市面上出售的成品BMI树脂很少有均聚产物，大多情况下都是和具有活性官能团的单体进行共聚反应所制备的双马来酰亚胺树脂材料。双马来酰亚胺共聚树脂出色的性能主要体现在弯曲强度、耐热以及模量等方面[4]。市场上较为常见的几种双马来酰亚胺共聚树脂结构式如图1.2所示。图1.2双马来酰亚胺共聚树脂结构式PMR型聚酰亚胺的体系中较为人熟知的是PMR-15（PMR-15结构式如图1.3），它是上世纪70年代NASA第一种利用单体反应物原位聚合方法合成的商品级热固性聚酰亚胺[5]。PMR-15是以二苯甲酮四甲酸二酐和4,4’-二氨基二苯甲烷为单体，降冰片烯二酸酐(NA)为封端剂在非质子性溶剂缩聚脱水得到的聚合物[6]。自PMR-15问世以来凭借其优异的耐热性能和热稳定性被广泛的使用在航空领域，其复合材料主要被用作于飞机蒙皮、尾翼、大功率航空发动机、巡航导弹整流罩及其航天发动机等领域。到目前为止PMR树脂仍然被广泛使用，但是人们发现接触4,4`-二氨基二苯甲烷具有很高的致癌风险，因此探索PMR-15的替代物是PMR当前发展的主流方向。其中比较有代表性的有LARC-160和PMR-15II。LARC-160利用JeffamineAP-22替代了4，
第二章端氨基聚二甲基二苯基硅氧烷分子结构设计与合成研究15第二章端氨基聚二甲基二苯基硅氧烷分子结构设计与合成研究2.1引言聚硅氧烷是分子主链以硅-氧键为基本结构的聚合物，其他有机基团作为侧链结构与硅原子通过化学键相连接[34]。因此，在聚硅氧烷结构中既具有有机基团，又具有无机基团，这种特有结构使它具有机物特有属性与无机物属性于一身。自上世纪40年代聚硅氧烷面世以来，凭借其特有的化学结构，使其具有出色的耐高低温特性、耐候性好、透气性好、良好的电绝缘性、疏水性和特殊的表面能等优异性能，在航空航天、军事、电子封装、建筑密封材料、纺织整理剂以及科研等多种领域广泛应用[22]。本论文以八甲基环四硅氧烷和八苯基环四硅氧烷为聚合单体、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为封端剂，在催化剂四甲基氢氧化铵和促进剂二甲基亚砜的共同作用下，采用本体聚合法制得了端氨基聚二甲基二苯基硅氧烷，并对其进行了红外光谱及核磁共振氢谱等分析。实验反应机理如图2.1。本实验制得的聚二甲基二苯基硅氧烷为无色透明的液体，粘度中等，具有较强的热氧稳定性，分子链具有很好的柔顺性。在聚硅氧烷分子链中引入氨基对其进行改性，使其可与酸酐、羧酸和碳水化合物等进行反应，进一步丰富了聚硅氧烷的应用领域。端氨基聚二甲基二苯基硅氧烷的引入解决了耐热聚酰亚胺加工过程中热分解以及加工困难等问题，而且疏水性、溶解性等也得到进一步改进。本章进一步地讨论了各种外部条件对聚硅氧烷合成的影响，主要为反应温度、催化剂和促进剂用量对聚硅氧烷产率的影响。图2.1氨丙基聚二甲基二苯基硅氧烷的合成机理图
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶液缩聚法含氟化聚酰亚胺的制备及薄膜性能研究(下)[J]. 赵婧. 橡塑技术与装备. 2020(06)
[2]石英纤维/聚酰亚胺复合材料的制备与性能[J]. 肖沅谕,高龙飞,陈博,李松. 复合材料学报. 2020(10)
[3]基于聚硅氧烷疏水改性聚酰亚胺气凝胶[J]. 厉旭,裴学良. 功能材料. 2019(10)
[4]环硅氧烷阴离子开环均聚及共聚研究进展[J]. 夏爽,刘小兵,赵娜,李玉全,赵祺,刘绍峰,李志波. 高分子学报. 2018(12)
[5]纤维增强PMR型聚酰亚胺复合材料研究概况[J]. 高龙飞,李松,肖沅谕,张雪梅,黄朋. 玻璃钢/复合材料. 2018(09)
[6]热塑性共聚聚酰亚胺薄膜的合成及性能研究[J]. 马馨雨,刘立柱,张笑瑞,吕彤. 材料科学与工艺. 2019(03)
[7]共聚聚酰亚胺胶粘剂的制备与性能研究[J]. 张亚飞,庆健,王海风. 化工新型材料. 2018(03)
[8]阴离子开环聚合合成超高相对分子质量聚硅氧烷[J]. 漆刚,姜会平,熊婷. 合成树脂及塑料. 2017(06)
[9]低聚倍半硅氧烷/聚酰亚胺复合薄膜的力学性能和疏水性能（英文）[J]. 彭永虹,张帅,尹强,朱方华,李娃,易勇,杜凯. 化学研究. 2017(03)
[10]耐高温双马来酰亚胺树脂研究进展[J]. 计怡,刘琦,冯渊博,郅小利,颜红侠. 粘接. 2016(07)
本文编号：3537423
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