共聚低热膨胀聚酰亚胺薄膜的制备与表征

以4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)为含氟二酐,4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯(TFMB)为含氟二胺,通过引入分子结构相对对称的刚性单体1,2,4,5-均苯四甲酸二酐(PMDA)进行共聚合成了5种含氟比例不同的透明聚酰亚胺薄膜,并对其性能进行了表征。分析表明:引入刚性单体共聚后薄膜的热稳定性和耐热性有所提高;薄膜的介电常数随着PMDA含量的上升而增加;共聚薄膜在可见光领域的透光率低于均聚薄膜;拉伸实验显示在添加少量PMDA后,薄膜的拉伸强度和弹性模量有所增大,但当PMDA含量过高时其力学性能反而下降;随着PMDA含量的增加,薄膜的热膨胀系数明显降低。     

热塑性共聚聚酰亚胺薄膜的合成及性能研究

以2,2′-二甲基-4,4′-二氨基联苯(m-TB)为二胺单体,均苯四甲酸二酐(PMDA)和3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)为二酐单体,N,N′-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用常规的两步法制备了一系列不同二酐比例的热塑性聚酰亚胺,并通过红外光谱仪、X-射线衍射仪、热重分析仪、紫外光谱仪、动态热分析仪、溶解性测试等对共聚聚酰亚胺的结构和性能进行表征.结果表明:在1 780、1 720、1 500、1 380、1 050和725 cm~(-1)处出现明显的吸收峰,说明成功制备了聚酰亚胺材料;共聚聚酰亚胺只在PMDA与BPDA物质的量比为0.2∶0.8时存在结晶峰,其他比例时均为非晶聚合物;亚胺化后的共聚聚酰亚胺在DMSO、DMAc、DMF、NMP和m-cresol中有溶解性,证明成功制备出热塑性聚酰亚胺薄膜;热塑性共聚PI起始分解温度大于500℃,800℃时的质量保持率在50%以上,具有良好的热稳定性;随着聚合物中BPDA含量的提高,热塑性聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度呈现下降的趋势.当紫外光波长达到400 nm时,薄膜的透光率高达57.6%,当波长为760 nm时,薄膜透光率均达到100%,成功制备了透光率较高的聚酰亚胺薄膜.     

共聚聚酰亚胺热重排改性薄膜的制备及气体分离性能

采用二胺2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(APAF)经硅烷化后与4,4-二氨基二苯醚分别以7∶3,5∶5,3∶7摩尔比和二酐4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐进行共聚，通过化学亚胺化后得到溶解性好、相对分子质量高、成膜性好的3组共聚聚酰亚胺膜，经过350℃～400℃热处理后，得到不同的热重排改性膜，采用FTIR光谱等手段进行表征.结果表明，所合成的硅烷化聚酰亚胺随着共聚的APAF含量的增加对CO₂/CH₄的选择性得到提升；而随着热处理温度的升高，其CO₂的渗透系数增加，CO₂/CH₄的气体选择性提高.噁唑环的转化使得聚合物分子链刚性增强，从而达到改善膜的气体分离性能.400℃热处理下得到的热重排(7∶3)膜相较于前驱体膜，CO₂的渗透系数从32.82 Barrer提升到275.62 Barrer,提高了8.4倍，热重排后的膜对CO₂/CH₄的气体分离性能超过2008年Robeson上限.     

以聚醚胺为单体的超支化聚酰亚胺的制备与表征

以聚醚胺(T-403)、4,4′-二氨基二苯醚(ODA)和3,3′,4,4′-二苯甲酮二酐(BTDA)为单体,采用A2+B3法通过热亚胺化和化学亚胺化得到一系列超支化聚酰亚胺(HBPIs)。通过红外光谱测试(FT-IR)、热重分析测试(TGA)、溶解性测试和X射线衍射分析(XRD)对聚合物进行了结构表征和性能测试。FT-IR表明生成了预期的聚合物;TGA表明合成的超支化共聚PI随着共聚体系中芳香二胺的比例增大,其在N2中5%和10%的热失重温度也随之升高;溶解性测试表明合成的超支化聚酰胺酸具有较好的溶解性,化学亚胺化合成的HBPI溶解性良好;X射线衍射分析(XRD)表明聚合物的结晶度较低。     

低介电聚倍半硅氧烷/聚酰亚胺共聚膜的制备与性能表征

通过水解缩合法制备末端为氨基的多面体低聚倍半硅氧烷(NH₂-POSS),并以此多面体低聚倍半硅氧烷(NH₂-POSS)作为聚酰亚胺的“二胺”,混合4,4′-二氨基二苯醚(ODA),均苯四甲酸二酐(PMDA)为二酐，以原位聚合法制备二元共聚聚酰胺酸溶液(PAA)。以二分法确定了NH₂-POSS在共聚PAA溶液中提供的氨基比例，通过热亚胺化制备成膜。探究了不同比例下NH₂-POSS对共聚膜的性能影响，通过红外光谱、热重分析仪、万能试验机和宽频介电阻抗谱仪对共聚膜进行性能表征。结果表明：共聚膜具有媲美纯聚酰亚胺膜的热稳定性(545℃,5%)和力学性能(拉伸强度90～122MPa),并且具有更低的介电常数(25%POSS-PI膜，10⁶Hz介电常数2.8)。     

聚酰亚胺的合成与研究

聚酰亚胺是当前耐热等级最高的高分子材料之一,具有优良的性能,在航空航天、微电子、大规模集成电路、汽车制造业等领域具有广阔的应用前景.深入研究聚酰亚胺的合成条件和结构性能对于制备高性能的高分子材料有着重要的意义.以均苯二酐(PMDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为单体,采用化学方法合成聚酰亚胺,利用红外光谱和紫外-可见吸收光谱对不同亚胺化温度的聚酰亚胺进行了分析研究.     

共缩聚聚酰胺酸与聚酰亚胺的微波辐射合成及荧光性能

研究了4,4′-二氨基二苯砜(DDS)、4,4′-二氨基二苯醚(ODA)与均苯四酸二酐(PMDA)的微波辐射溶液聚合反应,将所得的聚酰胺酸进行固相微波辐射亚胺化,并与热聚合进行比较,用红外及核磁共振的测试方法对聚合物的结构进行了表征。结果表明,微波辐射能提高缩聚物的特性粘数和转化率。固相微波辐射使聚酰胺酸的亚胺化时间缩短,亚胺化度增大。合成的聚酰胺酸和聚酰亚胺都具有较强的荧光性能。     

4,4'-对苯二甲酰二邻苯二甲酸酐和均苯四甲酸酐共聚酰亚胺的合成与性能

以4,4'-对苯二甲酰二邻苯二甲酸酐(TDPA)和均苯四甲酸酐(PMDA)为芳二酐单体,与4,4'-二氨基二苯醚(ODA)经溶液缩聚、热亚胺化制得PMDA/TDPA共聚酰亚胺薄膜,并用红外光谱、热重分析、差示扫描量热分析、力学性能测试等对薄膜的结构和性能进行表征。结果表明,在聚酰亚胺分子主链引入双酮基结构单元后,共聚酰亚胺树脂玻璃化转变温度(Tg)随着TDPA比例的增加逐渐下(Tg为322~285℃),溶剂流延成膜的加工性能得到显著改善,薄膜仍具有优良的热氧化稳定性和力学性能,5%热分解温度(Td5%)为517~550℃,拉伸强度为111~148 MPa。     

聚脲-聚酰亚胺嵌段共聚物的制备及表征

以4,4′-二氨基二苯醚(ODA)、4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)为原料,首先合成端氨基聚酰胺酸和端异氰酸酯基聚脲,然后将2个均聚物偶联,制备3种聚脲链段含量不同的聚脲-聚酰亚胺嵌段共聚物。通过红外分析、X射线衍射、热重分析、差示扫描量热分析和热膨胀系数测试对嵌段共聚物的结构和性能进行了表征。结果表明,聚脲-聚酰亚胺嵌段共聚物具有较好的热稳定性,失重5%的温度T_(5%)在330℃以上;热失重曲线出现2个失重台阶;聚脲链段含量的增加,使玻璃化转变温度升高,热膨胀系数降低;聚脲-聚酰亚胺嵌段共聚物在酸性介质中比在碱性介质中更稳定。     

亚胺化温度对聚酰亚胺纳米纤维结构和性能的影响

利用3,3′,4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)合成得到聚酰胺酸(PAA)纺丝液,采用静电纺丝技术制备得到PAA纳米纤维,通过热亚胺化法获得BTDA-ODA型聚酰亚胺(PI)纳米纤维。用扫描电子显微镜(SEM)表征了热亚胺化前后纳米纤维的形貌特征,利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)表征了不同亚胺化温度对PI纳米纤维的化学结构、结晶性能和热稳定性的影响。结果表明,当亚胺化热处理温度较低时,PAA纳米纤维的亚胺化程度较差。当亚胺化温度达到300℃时,PAA纳米纤维的亚胺化程度基本完全。随着亚胺化温度的升高,纳米纤维的结晶度逐渐增强,热稳定性也逐渐升高。     

聚天冬氨酸酯聚脲的动态力学性质及结构形态的温度依赖性

运用动态力学分析(DMA)、原子力显微镜(AFM)和Fourier变换红外光谱(FT-IR)研究了聚天冬氨酸酯(PAE)聚脲的动态力学性质和结构形态的温度依赖性。研究表明,当固化温度由20℃升至80℃时,PAE聚脲的低温和高温储能模量(E′)以及硬段玻璃化转变温度(Tgh)逐渐提高,微相分离程度也逐渐增大;脲羰基的总氢键化程度由74.3%增至82.1%,而NH基氢键键长则由0.307nm减至0.303nm,硬段结构规整度提高,软段与硬段的相容性降低;借助AMF直观地观察到了PAE聚脲的微相分离结构,并证实了固化温度对微结构的影响。提高固化温度可以改善涂层的微观结构,从而提高涂层的动态力学性质。     

乙酯官能化聚酰亚胺的热致重排及其对CO2的吸附性能

先使两种含有邻羟基和大体积结构的二胺单体3,3’-二氨基-4,4’-二羟基四苯基甲烷(DDTPM)和9,9-双(3-氨基-4-羟基苯基)芴(BAHPF)分别与六氟二酐(6FDA)进行低温溶液缩聚反应并经化学酰亚胺化得到两种乙酯官能化的聚酰亚胺(PI),然后在425℃氮气氛围中进行热处理制备出相应的热致重排(TR)聚合物。使用红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(NMR)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线衍射仪(XRD)以及Autosorb iQ2等手段表征两种PI和TR聚合物的结构和性能,研究了乙酯官能化聚酰亚胺的热致重排及其CO₂吸附性能。结果表明：PI(DDTPM-6FDA)和PI(BAHPF-6FDA)都发生了部分热致重排反应,且含有两个苯基的PI比含有芴基的PI具有更宽的重排温度范围。它们均具有较高的玻璃化转变温度(T_g)和较宽的晶面间距。TR(DDTPM-6FDA)和TR(BAHPF-6FDA)的比表面积分别为198和582 m²/g,孔径为0.42和0.44 nm,均为微孔聚合物材料,后者对CO₂的吸附能力更强。     

碳纤维复合材料在超临界正丁醇中降解的反应动力学

采用超临界正丁醇在KOH作用下从碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料中回收高性能CF。分析了反应温度和反应时间对CF/EP复合材料中EP降解率的影响,研究了回收CF增强聚丙烯（PP）复合材料的力学性能;分析了降解液相产物组分,研究了EP固化体系在超临界正丁醇中的催化降解历程,建立了降解动力学模型,通过解算动力学参数建立了催化降解动力学方程。结果表明:反应温度和反应时间与EP的降解率呈明显的正相关性;与原CF增强PP复合材料相比,回收CF增强PP复合材料的拉伸强度下降9.2%,弯曲强度下降20.9%,弯曲模量下降10.9%,冲击强度下降7.4%;CF/EP复合材料降解反应主要为EP固化体系分子链段中C—C、—O— 等线性链段的断裂以及交联部位C—N的断裂;CF/EP复合材料催化降解的反应级数为2,反应活化能为165.2 kJ·mol-1,指前因子为3.62×1013 min-1,建立的动力学方程可解决反应温度和反应时间不可预估的问题。      

Effects of Nanoparticles on Properties of Modified Polyimide Epoxy Adhesive

Polyimide modified epoxy adhesive(J-27H)/nano-SiOx and nano-Al2 O3 nanocomposite were prepared by ball milling treating method. Differential Scanning Calorimetry(DSC)was used to study effects of nanoparticles on curing speed of nanocomposited adhesive, and dynamic mechanical analyzer (DMA) was utilized to analyze the glass transition temperature.Results showed a increase in curing speed of nanocomposites in comparision with the neat J-27H, the curing speed of SiOx/J -27H nanocompositeis higher than Al2O3/J-27H nanocomposite. The curing speed of 6wt% SiOx/ J-27H nanocomposite is six times that of neat J-27H. Glass transition temperature measured for SiOx/ J-27H nanocomposite showed a slight increase compared to the neat J-27H.     

Lead silicate fiber-based,refractive index-independent temperature sensor

Thee fabrication is reported of a simple, compact, and stable refractive index (RI)-independent temperature sensor based on a soft glass fiber (SGF) interferometer. Because the SGF has a high thermal expansion coefficient and a high RI, it is sensitive to temperature change but not sensitive to the RI change of liquids with lower RI. It thus can be used to detect the temperature change of aqueous solutions accurately. As an example, a temperature sensor with a temperature sensitivity of ～17?pm/°C and a negligible RI sensitivity of only about ?1?nm/RIU (RI unit) in the range 1.32–1.43 is demonstrated. In addition, our SGF interferometer has potential applications and advantages in detecting liquids such as liquid crystals with higher RI.     

间苯二酚缩水甘油醚/间苯二甲胺体系的热机械性能和固化动力学

利用热分析技术对具有高温快速固化性能的间苯二酚缩水甘油醚/间苯二甲胺体系的热机械性能和表观固化反应动力学进行了研究。热机械性能分析(DMA和TMA)结果表明,间苯二酚缩水甘油醚/间苯二甲胺固化产物的玻璃化转变温度为83℃,室温下储能模量为2600 MPa,玻璃态热膨胀系数(α1)为54.9×10-6℃-1,橡胶态的线性热膨胀系数(α2)为177.9×10-6℃-1。通过恒温和非恒温模式差示扫描量热(DSC)测试得到体系的表观反应活化能为62.7 kJ/mol,由此估算出固化反应在160℃时仅需数秒即可完成。     

CE改性及柔性膜性能

研究了催化剂、固化时间和温度对环氧树脂(EP)或丁腈橡胶(A)改性氰酸酯树脂(CE)固化反应的影响以及CE/A膜性能.不舍催化剂的CE/EP体系160℃不能有效固化,而含有二月桂酸二丁基锡(B)的CE/EP体系能有效固化,且固化反应速度随着B用量增加而提高.CE/A/B体系的固化程度随着固化时间延长和温度升高而提高.C...     

动态硫化法制备尼龙6/马来酸酐接枝三元乙丙橡胶高韧合金

采用酚醛树脂(PF)、硫磺(S)与过氧化二异丙苯(DCP)作交联剂,研究了马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-gMAH)的动态硫化对增韧尼龙6(PA6)性能的影响。结果表明,采用PF硫化体系且硫化剂用量为EPDM-g-MAH的1.5%,PA6与EPDM-g-MAH质量比为80/20的合金的综合性能较好,其拉伸强度与缺口冲击强度较未硫化PA6/EPDMg-MAH(80/20)合金分别提高69.5%与128.8%,主要是由于动态硫化提高了PA6与EPDM-g-MAH的相容性。动态硫化还提高了PA6/EPDM-g-MAH合金的热稳定性、PA6的结晶温度和结晶速率。     

改性CE柔性膜的制备

采用增韧剂(A)对氰酸酯树脂(CE)进行了增韧改性,使用溶液浇铸成型制备了改性CE柔性膜。研究了催化剂(B)和增韧剂对CE固化速率和固化温度的影响。与纯CE相比,含有催化剂的CE固化温度大幅度降低、固化速度明显提高。增韧剂的加入降低了CE/B体系的固化温度。固化时间延长,CE/A体系固化程度提高;增韧剂用量增大,改性CE膜的拉伸强度和杨氏模量下降,柔性提高;改变CE与A预聚温度可调整改性CE膜的强度和模量。     

等温DSC法研究RFI用环氧树脂固化动力学

为了预测固化反应的进程,采用STA 449C型差示扫描量热仪,用等温DSC法研究了室温下成膜、中温固化的RFI工艺用(E-44/E-21(6/4,质量比))/GA-327＝100/40(质量比)环氧树脂体系在80、90、100、110、120℃下的固化过程,通过Matlab数据拟合良好性统计法得到了n级固化模型、自催化模型及复合模型方程中的各个参数值。根据R2和离差平方和SSE确定了适合的动力学模型。研究表明:该树脂体系的固化反应具有自催化和扩散控制的特征,低温下受扩散控制的影响更大;该体系的固化反应动力学符合自催化反应动力学模型,其表观活化能E_a为56.7kJ/mol,指前因子A为1.18×107 s-1,固化反应的反应级数m、n分别为0.529和1.561。