共聚结构和分子量对热塑性聚酰亚胺树脂熔融与耐热性能的影响

摘要

基于具有刚性主链结构的4,4'-(六氟亚异丙基)双邻苯二甲酸酐/对苯二胺(6FDA/p-PDA)树脂体系,通过共聚引入间苯二胺(m-PDA)、4,4'-二氨基-2,2'-双三氟甲基联苯(TFDB)和9,9'-双(4-氨基苯基)芴(BAFL)等主链刚性且兼具大自由体积特性的芳香二胺,以非反应性封端剂邻苯二甲酸酐(PA)对分子量进行调控,设计制备了系列分子量可控的热塑性聚酰亚胺(TPI)树脂.系统研究了共聚结构和分子量对TPI树脂熔融性能和耐热性能的影响,构建了聚合物的聚集态结构与树脂熔融性能的对应关系,并对树脂的室温和高温力学性能进行了评价.研究结果表明,大自由体积的芳香二胺共聚结构的引入可有效降低分子链堆砌密度,增大聚合物的自由体积,从而赋予树脂良好的熔融性能.降低设计分子量可进一步改善树脂的熔融加工性.这类具有刚性主链结构的TPI树脂兼具优异的耐热性能和力学性能,树脂的玻璃化转变温度在308～338°C之间,以TFDB和BAFL共聚制备的TPI-C-25K和TPI-D-25K树脂表现出高强高韧的特性,拉伸和弯曲强度分别超过120 MPa和190 MPa,断裂伸长率大于8.2％,并且在250°C高温下表现出良好的耐热稳定性.