新型高性能材料聚亚胺砜的合成与性能研究

• 作 者: 焦文秀
• 机 构: 青岛科技大学
• 出 处: 青岛科技大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 聚亚胺砜 高性能聚合物 二卤二苯砜 耐热聚合物

20世纪以来,高性能聚合物材料异军突起,引起了材料领域的重大变革。由于综合性能优异,问世后很快在尖端科技、国防建设和国民经济各个领域得到了广泛的应用。作为聚合物材料中的一类非常重要的材料——耐热高聚物,就是在这种大的发展背景下产生并不断得到发展和应用的,如芳香族聚酮(PEEK、PEKK、PIK等)、高性能聚芳酰胺(HTTP,尼龙等)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳酯(PAR)。但由于它不溶不熔、加工成型难、成本高、良好的耐溶剂性(如PEEK仅在浓硫酸中能够溶解)等,大大限制了其使用范围,因此,围绕其结构和性能的改性,人们进行了大量的研究工作。聚亚胺砜就是在这种背景下提出的一类新型结构高性能聚合物材料,该类聚合物主要利用亚胺键连结聚苯砜结构中的芳基,由于其分子结构综合了聚芳酰胺、聚苯胺和聚苯砜三种高性能聚合物的分子结构,因此兼具三者非常优良的综合性能,如:良好的溶解性、易于分子结构改性和高耐热性能等,同时还具有其所需单体易于获得和制备成本低廉等特点。这些优点使其在以后的实际应用中均具有潜在的应用前景。本文研究摘要如下:(1)采用氯磺化反应和Friedel-Crafts反应合成具有缺点性的二溴二苯砜和二碘二苯砜,并通过RT-IR、1H MNR和元素分析对其结构进行了表征,并用差示扫描量热法对其熔点进行了测定。结果表明合成化合物具有预期的结构,并有较高的产率,可满足与富电性芳香二胺缩聚制得高分子量聚亚胺砜的需求。(2)以缺电性的二卤化芳香砜和富电性芳香二胺为单体,通过钯催化胺化缩聚反应制备了高分子量的聚亚胺砜(PIS)。通过FT-IR、1H MNR、元素分析、TG和DSC对其结构与性能进行了表征,结果显示合成的PIS与预期结构相吻合,不仅保持了良好的耐热性能,而且具有非常优秀的溶解性能。讨论了不同卤素单体对聚合物结构、分子量及分子量分布等的影响。(3)通过在聚亚胺砜分子主链中分布引入醚键和芴基,得到了含醚聚亚胺砜和含芴基聚亚胺砜。较聚亚胺砜相比,二者均保持了良好的耐热性能,而且具有更为优良的溶解性能。