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材料是工业技术和科学发展的基础,是人类赖以生存和发展的物质基础,是国家综合实力的重要标志。随着科学技术的发展,人们对材料提出更广泛及更严格的要求。一方面人们不断开发新型聚合物以满足不同领域需求,另外一方面人们不断致力于已有材料的改性研究。高性能工程塑料,要求其具有5%热失重温度高、高温下尺寸形状保持良好且有常温时的机械稳定性、以及良好的溶解性能等特点,与此同时,不少研究学者的研究方向朝着高性能化、低成本化和轻量化方向发展。
针对传统耐热高分子材料聚醚醚酮的优缺点,结合本课题组的研究基础,实验室合成新型耐热高分子-聚亚胺醚酮(PIEK)材料,并对其性能进行初步应用研究,本论文包括以下几个部分。
(1)以含有醚键的芳香二胺和二溴化芳香酮为单体,在Pd2(dba)3/BINAP催化体系作用下得到三种聚亚胺醚酮(PIEK)。通过分子模拟方法对三种聚合物链的物理参数进行了计算。由于PIEK分子间存在氢键作用,与PEEK相比PIEK的玻璃化转变温度升高了几十度。PIEK的分子量比PIIK有所提高,但仍然不能实现分子量的可控性,因此PIEK的分子量仍有待进一步提高。
(2)首先通过钯催化的C-N交叉偶联反应制备了两种含有亚胺基团的二羟基化合物,以二羟基二苯胺和二氟化芳香酮为单体,经亲核取代反应得到了五种PIEK。首先亲核取代反应是制备传统PEEK的主要方法之一,已经比较成熟,另外,亚胺基团的引入使得羟基的亲核活性增强,两种原因共同作用的结果使得PIEK在较低的反应温度条件下就可得到较高分子量的聚合物,为聚合物的应用奠定了基础。
(3)以PIEK-1~PIEK-5为原料,采用浇注法制备了五种聚合物的薄膜材料。由于PIEK-1~PIEK-5均为无定型聚合物材料,其薄膜材料具有较好的透明性;另外,五种薄膜力学性能优异。