基于降冰片烯单酐为原料合成的脂环族二胺及其改性的聚酰亚胺材料的性能研究

摘要

聚酰亚胺材料是一类具有突出热稳定性能、良好力学机械性能和耐化学腐蚀性能的功能材料，可作为电子绝缘材料、工程塑料、耐高温涂覆材料、胶黏剂、分离膜、光刻胶等，大量应用于电子元器件的封装材料、涂料、膜分离工业等诸多领域。由于商品化的聚酰亚胺材料主要为全芳香族聚酰亚胺结构，分子链刚性大、分子间相互作用力强使得聚酰亚胺材料难溶、难熔、颜色较深、介电常数较高，极大地限制了它在许多领域的应用。伴随着现代工业技术的快速发展和高新领域的不断拓展，对于特定性能的聚酰亚胺材料研究显得尤为重要。
　　 最近半个多世纪，科学家从分子结构的水平上改性出许多具有特殊性能的聚酰亚胺材料，极大地丰富了此类材料的应用领域。对于聚酰亚胺主链引入非共面结构（扭曲结构，螺环结构）、脂环结构、大体积的取代基、含硅氧基团、含氟基团等是近年来的研究热点。其中，把脂环族结构单元引入到其主链之中已经成为合成可溶性聚酰亚胺材料的重要方法之一。这主要是采用脂环族二酐或二胺单体合成的脂环族聚酰亚胺分子结构中，脂环单元破坏了全芳香族聚酰亚胺主链上的共轭结构，分子间及分子内难以形成电荷转移(CTC)作用，使得亚胺化后仍可溶于强极性的有机溶剂;同时在可见光波长范围内的吸收减小，使其透光率大大提高;而且脂环族聚酰亚胺保留了梯形结构，因此在提高透过率、降低介电性能的同时，仍具有良好的耐热性能。
　　 鉴于以上研究背景，本文从分子结构设计出发，对脂环族聚酰亚胺材料的合成与性能进行一系列研究，制备出新型的脂环族二胺单体。
　　 在第一部分中，以降冰片烯单酐为原料，由四氢铝锂还原得到双环[2.2.1]-5-庚烯-2，3-二甲醇中间物，然后与对氯硝基苯进行亲核取代取代反应合成双环[2.2.1]-5-庚烯-2，3-二（4-硝基苯氧亚甲基）BNHE，最后经过Pd/C和水合肼进一步还原得到目标产物双环[2.2.1]庚烷-2，3-二（4-氨基苯氧亚甲基）BAHA，并通过红外光谱(FT-IR)与核磁共振(1H-NMR)证实产物被成功合成。并且在第二部分利用上述新型二胺单体及DMB与两种芳香二酐(ODPA、BTDA)相互之间两步法缩聚制备了含有脂环结构的聚酰亚胺薄膜，并进行了溶解性，耐热性，透过性，热力学性能等方面的详细对比研究。
　　 在第三部分中，用降冰片烯二醇与对硝基苯甲酰氯经酯化、还原等反应，制备了一种新型二胺单体双环[2.2.1]庚烷-2，3-二(4-氨基苯甲酰氧亚甲基)BABHA，产物结构经红外光谱(FT-IR)得到了确定。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 聚酰亚胺材料的发展历史

1．2 聚酰亚胺的性能与应用

1．3 聚酰亚胺的合成方法概述

1．3．1 用二胺和二酐制备聚酰亚胺

1．3．2 其他方法合成聚酰亚胺

1．4 聚酰亚胺材料的研究现状

1．4．1 聚酰亚胺的分类

1．4．2 聚酰亚胺的改性研究现状

1．4．3 特殊结构单元的引入

1．4．4 含氟结构单元的引入

1．4．5 含硅结构单元的引入

1．5 脂肪族聚酰亚胺的研究现状

1．5．1 脂肪族结构单元改性聚酰亚胺的特点

1．5．1 脂肪族聚酰亚胺的分类

1．5．2 常见的脂环族聚酰亚胺单体

1．5．3 典型的脂环族聚酰亚胺单体的合成

1．6 本论文的研究内容及研究目的

第2章 含脂环结构的二胺单体的合成与性能研究

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 合成含脂环单元结构的单体

2．3 结果与讨论

2．3．1 合成条件的探索

2．3．2 合成产物结构分析

2．3．3 合成单体的溶解性能

2．4 结论

第3章 基于降冰片结构链段改性聚酰亚胺的合成及其性能研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 聚酰亚胺薄膜的制备过程

3．3 结果与讨论

3．3．1 薄膜的制备

3．3．2 结构表征

3．3．3 薄膜的性能与解析

3．4 结论

第4章 双环[2．2．1]庚烷-2，3-二(4-氨基苯甲酰氧亚甲基)的制备及表征

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 合成含脂环结构单元的单体

4．3 结果与讨论

4．3．1 单体的合成

4．3．2 单体的化学结构表征

4．4 结论

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

附录