新型含酯基结构的具有低线膨胀系数和吸水性的聚酰亚胺的合成

doi:10.7503/cjcu20140269

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (10): 2281.doi: 10.7503/cjcu20140269

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新型含酯基结构的具有低线膨胀系数和吸水性的聚酰亚胺的合成

矫龙, 宋永要, 李岩, 孙宁伟, 陈春海, 赵晓刚, 党国栋()

吉林大学化学学院, 麦克德尔米德实验室, 长春 130012

收稿日期:2014-03-26 出版日期:2014-10-10 发布日期:2014-09-30
作者简介:联系人简介: 党国栋, 男, 博士, 副教授, 主要从事特种工程塑料研究. E-mail: dgd_tong@jlu.edu.cn
基金资助:
国家“九七三” 计划项目(批准号: 2010CB631100)和国家科技支撑计划项目(批准号: 2011BAA06B03)资助

Syntheses of New Containing Ester Structure of Polyimide Materials with Low Coefficient of Thermal Linear Expansion and Low Water Absorption^†

JIAO Long, SONG Yongyao, LI Yan, SUN Ningwei, CHEN Chunhai, ZHAO Xiaogang, DANG Guodong^*()

Alan G. MacDiarmid Institute, College of Chemistry, Jilin University, Changchun 130012, China

Received:2014-03-26 Online:2014-10-10 Published:2014-09-30
Contact: DANG Guodong E-mail:dgd_tong@jlu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

将2种主链中含有酯基结构的二胺单体: 二(4-氨基苯基)对苯二甲酸酯(BPTP)和4-氨基苯基-4-氨基对苯甲酸酯(APAB), 与几种常见的酸酐聚合, 合成了一系列主链中含有酯基结构的新型聚酰亚胺膜材料. 结果表明, 所制备的聚酰亚胺薄膜表现出优良的热稳定性、机械性能和低吸水性, 其中聚合物的表观玻璃化转变温度高达526 ℃, 在空气和N₂气气氛下5%的热失重温度分别在498和507 ℃以上, 表明薄膜具有非常优异的热性能. 由于聚合物主链中引入酯基结构而表现出低的线膨胀系数和吸水率.

关键词: 聚酰亚胺, 酯基结构, 低线膨胀系数, 低吸水性

Abstract:

Two series of new diamine monomer containing ester structure named bis(4-aminophenyl)terephthalate(BPTP) and 4-aminophenyl-4'-aminophenylbenzoate(APAB) in the main-chain were introduced in this paper. A variety of poly(ester imide)s(PEIs) was prepared using BPTP and APAB with some commercial dianhydrides. A series of poly(ester imide)s was synthesized. By the test of the thermal stability and mechanical properties, the polymers show excellent thermal stability, mechanical properties, low water absorption. Due to the introduction of the ester structure in the main chain, the polymer show a low linear coefficient of thermal expansion(CTE) and water absorption.

Key words: Polyimide, Ester structure, Low coefficient of linear expansion(CTE), Low water absorption

中图分类号:

O631

TrendMD:

矫龙, 宋永要, 李岩, 孙宁伟, 陈春海, 赵晓刚, 党国栋. 新型含酯基结构的具有低线膨胀系数和吸水性的聚酰亚胺的合成. 高等学校化学学报, 2014, 35(10): 2281.

JIAO Long, SONG Yongyao, LI Yan, SUN Ningwei, CHEN Chunhai, ZHAO Xiaogang, DANG Guodong. Syntheses of New Containing Ester Structure of Polyimide Materials with Low Coefficient of Thermal Linear Expansion and Low Water Absorption^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(10): 2281.

图/表 7

参考文献 15

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Diamine	Dianhydride	Reaction time/h	η_inh /( dL·g^-1 )	Diamine	Dianhydride	Reaction time/h	η_inh /( dL·g^-1 )
APAB	PMDA	72	1.06	BPTP	PMDA	48
	s-BPDA	48	0.65		s-BPDA	48	0.85
	ODPA	48	0.34		ODPA	48	0.59

Diamine	Dianhydride	Reaction time/h	η_inh /( dL·g^-1 )	Diamine	Dianhydride	Reaction time/h	η_inh /( dL·g^-1 )
APAB	PMDA	72	1.06	BPTP	PMDA	48
	s-BPDA	48	0.65		s-BPDA	48	0.85
	ODPA	48	0.34		ODPA	48	0.59

Diamine	Dianhydride	T_g(apparent)/℃	T_{d , 5%} (N₂)/℃	T_{d , 5%}(AIR)/℃	Carbon residual(%)	LOI(%)
APBP	s-BPDA	547	546	526	54.5	39.3
	ODPA	526	517	526	47.5	37.6
BPTP	s-BPDA	537	517	507	53.4	38.9
	ODPA	528	507	498	46.6	36.1

Diamine	Dianhydride	T_g(apparent)/℃	T_{d , 5%} (N₂)/℃	T_{d , 5%}(AIR)/℃	Carbon residual(%)	LOI(%)
APBP	s-BPDA	547	546	526	54.5	39.3
	ODPA	526	517	526	47.5	37.6
BPTP	s-BPDA	537	517	507	53.4	38.9
	ODPA	528	507	498	46.6	36.1

Diamine	Dianhydride	10⁶ CTE/K^-1	Water adsorption ratio, w_A(%)	Tensile strength/ MPa	Modulus/GPa	Elongation at break(%)
APAB	s-BPDA	38.7	0.57	63.7	4.6
	ODPA	51.5	0.62	120.1	4.1	6.30
BPTP	s-BPDA	12.2	0.50	138.5	4.0	7.82
	ODPA	52.1	0.45	132.3	4.3	4.94

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