含烯丙基结构杂萘联苯聚芳醚腈的合成与性能

摘要

聚芳醚腈具有突出的耐热性能、优异的力学性能和耐化学溶剂等特点，已被广泛应用于军工以及国防科技领域。我们研发的杂萘联苯聚芳醚腈(PPEN)由于引入了杂萘联苯结构，破坏了主链结构的规整性，形成无定型聚芳醚腈，在保持原有耐热性的同时改善了聚芳醚腈的溶解性能。烯丙基双键作为活性基团引入到聚合物分子链中，可以与巯基、硅氢、双马来酰亚胺等多种基团在较温和的条件下发生化学反应，同时烯丙基自身也可作为交联基团发生交联反应，使交联后的材料在耐溶剂性、耐热性等方面有进一步的提高。本论文从分子结构设计出发，采用共聚方法，在PPEN主链中引入烯丙基交联侧基，为杂萘联苯聚芳醚腈进一步的功能化打下基础。
　　以2，2'-二烯丙基双酚A(DABPA)与4-(4-羟基苯基)-2，3-二氮杂萘-1-酮(DHPZ)为共聚双酚单体，与2，6-二氟苯腈进行聚合，通过调节DABPA与DHPZ的比例，合成含有不同烯丙基侧基含量的聚芳醚腈共聚物(DABPA-PPEN)。采用核磁共振、红外光谱和紫外-可见光光谱测试对DABPA-PPEN的结构进行表征，证明所合成聚合物与设计结构一致。研究发现，聚合反应温度升高会促使烯丙基异构化，形成丙烯基结构，通过优化合成工艺，确定了KF/CaH2聚合体系。聚合物的溶解性能测试表明，DABPA-PPEN系列聚合物具有良好的溶解性能，可溶解在大多数极性非质子性溶剂中，且随着DABPA含量增多，共聚物的溶解度略有下降。而聚合物的热性能研究表明，共聚物的玻璃化转变温度(DSC)和5％热失重起始分解温度（T5％，TGA）随着DABPA含量的增多而降低。在DSC测试曲线显示出，烯丙基的交联峰起始温度随着DABPA含量增多而降低。当DABPA含量占双酚单体总量的20％时，共聚物的热交联产物的T5％提高了近20℃。之后又成功合成出另一种含烯丙基的双酚单体----二烯丙基联苯二酚(DABP)，并将其与DHPZ和2，6-二氟苯腈反应得到聚芳醚腈共聚物，此类聚合物显示出更高的耐热性能，热固化反应后，其T5％较固化前最高提高了40℃。