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1、第31卷第1期江西師范大學學報(自然科學版)Vol.31No.12007年1月JOURNALOFJIANGXINORMALUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Jan.2007文章編號:10005862(2007)01008204BPDA/PDA系列聚酰亞胺的共聚改性研究*黃超伯,陳飛,彭信文,郭喬輝,侯豪情(江西師范大學化學化工學院,江西南昌330022)摘要:以聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA)、二苯醚四羧酸二酐(ODPA)和對苯二胺(PDA)為單體,通過低溫共聚反應合成了系列超高分子量的BPDAODPA共聚酰胺酸,其特性粘度均在6.0dL/g左右.動態(tài)
2、機械性能測試表明由此系列高分子量共聚酰胺酸亞胺化形成的共聚酰亞胺薄膜的Tg由330(BPPI)降至273.9(PI6/4).實驗結果還表明PI6/4的拉伸強度高達523MPa,與BPPI工業(yè)化產品相當,且溶解性得到改善.關鍵詞:共聚酰亞胺;高性能;改性;可加工性中圖分類號:O633.22文獻標識碼:A[14]BPDAPDA系列聚酰亞胺具有優(yōu)異的力學性能和耐熱性能,用途極為廣泛,但其分子主鏈有較大的剛性以及分子間強烈的相互作用或交聯(lián),致使其Tg較高,表現(xiàn)出不溶、不熔的特性,難以加工成型,一定程度上限制了其應用范圍.因此,制備可加工成型的聚酰亞胺具有非常重要的意義.一
3、般采用在分子主鏈上引入大的側基,引入柔性結構單元或共聚等方法對聚合物進行改性.本文通過添加不同比例的含有柔性基團的二苯醚四羧基二酐(ODPA),以兩步法分別與BPDA和PDA發(fā)生共縮聚反應,得到一系列含有柔性基團的超高分子量的聚酰亞胺.由于引入了柔性結構單元,提高了聚酰亞胺分子主鏈的流動性,Tg由330(BPPI)降至273.9(PI6/4),PI6/4的拉伸強度高達523MPa,且能溶解于熱的鄰氯苯酚等溶劑,加工性能得到改善.1實驗部分1.1主要原料聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA),純度99.0%,真空升華;二苯醚四羧酸二酐(ODPA),純度99.0%,真空升華;對苯二胺(PD
4、A),純度99%,真空升華;N,N二甲基乙酰胺(DMAc),分析純(中國醫(yī)藥集團上?；瘜W試劑公司),經苯共沸脫水分餾,通過減壓蒸餾提純.1.2測試儀器紅外光譜,PerkinElmer光譜儀,膜試樣;萬能材料試驗機(深圳新三思CMT8500型);烏氏粘度計,0.705mm(內徑),25,DMAc(已提純);DMA,DiamondDMA(PerkinElmer),N2氣氛,1Hz,2/min.1.3材料的合成與制備1.3.1BPDAODPA共聚酰胺酸的合成BPDA/ODPA=9/1的共聚物合成步驟如下:在裝有機械攪拌器、溫度計、氮氣導出入管的干燥四口燒瓶中加入2.647
5、9g(0.009mol)BPDA、0.3102g(0.001mol)ODPA和1.0814g(0.01mol)PDA,混合均勻.在強烈的機械攪拌下,加入40mLDMAc.在-5下反應24h后開始出現(xiàn)爬桿現(xiàn)象,隨后結束反應.本反應生成的聚合物相對分子質量受反應條件影響劇烈,通過優(yōu)化反應溫度和單體濃度等條件,同時改變BPDA和ODPA之間不同的摩爾比,合成出了一系列相對分子質量較高的聚合物,聚合反應方程式如下:收稿日期:20061116;*通訊聯(lián)系人.基金項目:國家自然科學基金(20464001,20674034)和江西省教育廳重大科技項目(2006109)資助.作者簡介:黃超伯(1
6、982),男,江西九江人,理學碩士,主要從事高分子材料合成研究.第1期黃超伯,等:BPDA/PDA系列聚酰亞胺的共聚改性研究83OOOOCCCCmOO+(m+n)H2NNH2+nOOOCCCCOOOO!低溫縮聚OOOOHNCCHNNHCCHNOHOCCOHHOCCOHOOOO1.3.2BPDAODPA共聚酰胺酸膜和聚酰亞胺膜的制備將所合成的共聚酰胺酸用DMAc直接稀釋至質量分數為5%的溶液,然后均勻地平鋪在潔凈的玻璃板上,烘干后得到透明的聚酰胺酸薄膜.將上述合成的共聚酰胺酸膜按150/h,200/h,250/(2h),300/(2h),350/h,400/(3h
7、)且升溫速率為1/min的亞胺化程序亞胺化,亞胺化反應方程式如下:OOOOHNCCHNNHCCHNOHOCCOHHOCCOHOOOO!熱亞胺化OOOOCCCCNNNONCCCCOOOO2結果與討論2.1BPDAODPA共聚酰胺酸的相對分子質量控制參照文獻[5],控制反應體系溫度在-5、反應體系單體濃度為10%,改變聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA)和二苯醚四羧酸二酐(ODPA)在反應體系中的摩爾比,得到一系列組成不同的
