含硅二胺单体合成及应用研究

摘要

聚酰亚胺（PI）是一种具有耐高低温性、耐辐射性、优异的化学稳定性、极佳的电性能和良好的力学性能的高分子材料，广泛应用在航空、航天、电气、微电子、汽车等高新技术领域。然而，传统的聚酰亚胺材料存在的一些缺点限制了其应用，例如：不溶解、不熔融，难于加工：高吸水率（3％）；与基材的粘结性差：缺少功能性基团，难以用于特殊行业；相对高的介电常数等。近年来各种含硅聚酰亚胺相继开发，它既保持了聚酰亚胺优良的耐热及电气性能，又具有有机硅的溶解性、良好的粘接性及低吸湿性。 本文以对乙酰氨基酚、二甲基二氯硅烷为主要原料，使用两种方法合成了目标产物双（4-氨基苯氧基）二甲基硅烷（SiDA），并用其替代部分4，4’-二氨基二苯醚（ODA）与均苯四甲酸二酐（PMDA）反应制备了含硅聚酰亚胺，最后对其结构、性能进行了表征和研究。 方法一：吡啶做为缚酸剂，由对乙酰氨基酚、二甲基二氯硅烷反应得到双（4-乙酰氨基苯氧基）二甲基硅烷，然后在碱性条件下水解，HCl调节PH值，抽滤得到目标产物。方法二：以二氯甲烷为溶剂，由二甲基二氯硅烷和二乙胺合成二甲基二（乙基胺）硅烷，再经二甲基二（乙基胺）硅烷和对氨基酚缩合制得双（4-氨基苯氧基）二甲基硅烷，最后用混合溶剂苯和石油醚重结晶得到目标产物。两种方法所得产物通过熔点、傅立叶变换红外（FTIR）、核磁共振谱（1H-NMR和13C-NMR）测试，确认为目标产物，同时讨论了反应时间、反应温度、溶剂、分离提纯技术对反应产率的影响。确定了较佳合成工艺路线，对乙酰氨基酚与二甲基二氯硅烷的摩尔比为2.00：1.1，丙酮为溶剂、吡啶做缚酸剂，反应温度-6℃/1h、室温/2h、40℃/2h，产率为61％。 采用FTIR、示差扫描量热仪（DTA）、热重分析仪（TG）和溶剂实验分别对纯聚酰亚胺和含硅聚酰亚胺的结构、玻璃化转变温度（Tg）、热性能和溶解性进行了表征和分析。结果表明：相对于纯聚酰亚胺，含硅聚酰亚胺耐热性有所降低，同时Tg会随含硅二胺单体的增多而大大降低；溶解性有较大的提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 含硅二胺单体的研究进展

1.1.1 含硅二胺单体的分类

1.1.2 含硅二胺单体的合成

1.1.3 含硅二胺单体的应用

1.2 含硅聚酰亚胺简介

1.3 含硅聚酰亚胺的分类及特性

1.4 有机硅改性聚酰亚胺的研究进展

1.4.1 有机硅偶联剂改性聚酰亚胺

1.4.2 接枝共聚型聚酰亚胺

1.4.3 含硅二胺单体合成的聚酰亚胺

1.4.4 含硅二酐单体合成的聚酰亚胺

1.4.5 含两反应活性端基含硅单体改性聚亚酰胺

1.4.6 共混改性

1.5 含硅聚酰亚胺的应用

1.6 课题来源及主要研究内容

1.6.1 课题来源

1.6.2 主要研究内容

第2章 实验部分

2.1 双(4-氨基苯氧基)二甲基硅烷的合成原理

2.1.1 合成路线1

2.1.2 合成路线2

2.2 含硅聚酰亚胺的合成原理

2.2.1 两步法制备聚酰亚胺的合成原理

2.2.2 含硅聚酰亚胺的合成原理

2.3 实验原料及仪器设备

2.3.1 实验原料

2.3.2 仪器设备

2.3.3 原料处理

2.4 结构表征及性能测试

2.4.1 结构表征

2.4.2 性能测试

2.5 本章小结

第3章 双(4-氨基苯氧基)二甲基硅烷的合成研究

3.1 双(4-氨基苯氧基)二甲基硅烷合成方法1

3.1.1 双(4-氨基苯氧基)二甲基硅烷的合成

3.1.2 结构表征

3.1.3 影响反应的各种因素

3.1.4 影响中间产物水解的各种因素

3.2 双(4-氨基苯氧基)二甲基硅烷合成方法2

3.2.1 双(4-氨基苯氧基)二甲基硅烷的合成

3.2.2 结构表征

3.2.3 影响反应的各种因素

3.3 本章小结

第4章 含硅聚酰亚胺的合成与表征

4.1 含硅聚酰亚胺的制备

4.2 制备过程中的影响因素

4.3 结构表征

4.4 含硅聚酰亚胺的热性能

4.4.1 含硅聚酰亚胺的玻璃化转变温度

4.4.2 含硅聚酰亚胺的热分解温度

4.5 含硅聚酰亚胺的溶解性

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢