含三苯胺基团聚酰亚胺的合成与表征

摘要

聚酰亚胺具有优良的机械性能、热性能、介电性能和化学性能，现已被广泛应用于航空、航天、化工、电子等领域。将4，4’-双(4-氨基苯甲氧基)三苯胺(TPA)引入聚酰亚胺中，使得三苯胺优良的光电性能与聚酰亚胺的热稳定性能结合起来，同时改善了聚酰亚胺的溶解性能。本文制备了一系列含三苯胺基团的聚酰亚胺，并对其结构和性能进行了研究，为今后聚酰亚胺在有机电致发光材料领域中的应用打下了基础。
　　本文首先以三苯胺为原料，通过Vilsmeier-Haack反应、还原反应、亲核取代反应等合成了含三苯胺基团的二胺单体4，4'-双(4-氨基苯甲氧基)三苯胺(TPA)，通过傅里叶红外光谱、核磁共振谱、紫外-可见光谱、荧光光谱、循环伏安法等测试手段对合成的二胺单体的结构和性能进行了确认与表征。
　　其次以4，4’-双(4-氨基苯氧甲基)三苯胺(TPA)为单体，分别与双酚A型二醚二酐(BPADA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、联苯四甲酸二酐(BPDA)、3，3’，4，4'-二苯酮四甲酸二酐(BTDA)在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂中进行缩聚反应得聚酰胺酸，经化学酰亚胺化处理得到一系列聚酰亚胺粉末。PI(BPADA)在DMF、DMSO、DMAc、NMP等极性较大的溶剂中能够全部溶解；PI(PMDA)、PI(BPDA)和PI(BTDA)微溶于NMP、DMF、DMAc、CHCl3、CH2Cl2等溶剂中。该系列聚酰亚胺在空气中失重5％的分解温度在388℃～481℃之间，在氮气中的失重5%的分解温度在358℃～459℃之间，玻璃化转变温度随着主链刚性的增加而增加。紫外最大吸收波长都在307 nm左右，荧光最大发射波长在450 nm左右，发蓝光。四种聚酰亚胺的禁带宽度在3.40 eV～3.60 eV之间，HOMO能级在-5.29 eV～-5.38 eV之间。
　　再次以4，4’-双(4-氨基苯氧甲基)三苯胺(TPA)和4，4’-二氨基二苯醚(ODA)为二胺单体，与双酚A型二醚二酐(BPADA)在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂中进行三元缩聚反应得聚酰胺酸，经化学酰亚胺化处理得到一系列聚酰亚胺粉末。聚酰亚胺在NMP、DMF、DMSO、DMAc、NMP、CHCl3、CH2Cl2等溶剂中能够全部溶解，不溶于甲苯、乙腈、甲醇等非极性溶剂。该系列聚酰亚胺在空气中失重5%的分解温度在289℃～491℃之间，在氮气中的失重5%的分解温度在297℃～496℃之间。紫外最大吸收波长都在307 nm左右，荧光最大发射波长在441 nm～460 nm之间，发蓝光。禁带宽度在3.42 eV～3.56 eV之间，HOMO能级在-5.10 eV左右。