含醚酮结构的芳香聚酰胺的合成与表征

【摘要】聚芳醚酮与芳香聚酰胺两种特种工程塑料有着各自的优缺点与不同的应用领域。聚芳醚酮类材料由于分子结构的影响其玻璃化转变温度较低，限制了其在高温环境中的应用。而芳香聚酰胺类材料由于酰胺键的存在，会增大分子链间作用力、增加分子链的内旋转阻力,聚合物的玻璃化转变温度会较高,但这也会导致芳香聚酰胺类材料的溶解性变差。基于这一问题的辩证考虑，如果酰胺键引入到聚芳醚酮中则可提高其玻璃化转变温度,从而提高其温度使用上限。另一方面将醚酮结构引入到芳香聚酰胺中，则可破坏芳香聚酰胺链结构的规整性、降低酰胺键之间的氢键相互作用，改善其溶解性。本着这一思想，通过设计合成含醚酮结构的二胺单体，将聚芳酰胺与聚芳醚酮有机的结合起来，在最大限度的汲取两者优越性的同时改善两种聚合物的缺点与不足。本论文的第一部分工作是成功合成了单体4,4’-双(4-氨基苯氧基)二苯甲酮（4BABP），并利用红外、核磁、质谱对其结构进行了表征。并利用所合成的单体4BABP，采用低温直接缩合的方法合成了PEKA-s系列的含醚酮结构的芳香聚酰胺，并利用红外、核磁对其结构进行了表征。使用乌氏黏度计对其分子量进行了表征，并对其进行了溶解性试验。利用DSC、TGA、DMA对其进行了热性能的测试，利用SEM对薄膜进行了表面形貌的测试，利用XRD对其聚集态进行了研究。结果表明所合成的PEKA-s系列芳香聚酰胺具有较高的玻璃化转变温度、较好的耐热性，非常优异的机械性能。由于分子链段的规整性PEKA-1与PEKA-2可在溶剂诱导的作用下进行分子链段的重排，形成半结晶态的聚合物薄膜。由于分子链段的规整性和分子链间的强相互作用，PEKA-1与PEKA-2溶解性较差，只能在存在氯化锂或氯化钙等碱土金属盐的DMAc或NMP中溶解。本论文的第二部分工作是合成了一种含三氟甲基与醚酮结构的二胺单体4，4’-双(4-氨基-3-三氟甲基苯氧基)二苯甲酮，利用红外、核磁、质谱对其结构进行了表征。利用该二胺单体采用低温直接缩合的方法合成了CF3-PEKA-s系列含三氟甲基与醚酮结构的芳香聚酰胺。并通过FT-IR、NMR对聚合物的结构进行了表征。使用乌氏黏度计对其分子量进行了表征，同时对聚合物的溶解性、成膜性及聚合物膜力学性能进行研究。利用DSC、TGA、DMA对其进行了热性能的测试，用XRD对其聚集态进行了表征。使用介电常数仪、接触角测试仪对聚合物薄膜的介电常数、水接触角进行了测定。结果表明此系列的芳香聚酰胺，由于三氟甲基的引入提高了溶解性，改善了其加工条件。且由于三氟甲基的引入，提高了聚合物薄膜的疏水性，降低了聚合物薄膜的介电常数。另外，此系列芳香聚酰胺都具有很好的热稳定性、成膜性以及十分优秀的机械性能。本论文的研究结果对下一步在保持热性能与机械性能不损失的情况下，如何改善相应的芳香聚酰胺的可加工性能、提高其介电性能提供了思路与指导。
【作者】路遥平；
【导师】姜振华；
【作者基本信息】吉林大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】醚酮结构；三氟甲基；芳香聚酰胺；溶解性；

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