聚酯酰亚胺的研究与应用进展

本文综述了聚酯酰亚胺(PEsI)材料的发展历史、合成用关键单体、树脂合成技术及其在电工绝缘、微电子封装、柔性印制线路板、液晶显示器、柔性显示器以及无线信息通讯等领域中的应用,重点综述了无色透明型PEsI薄膜与低介电PEsI薄膜的发展情况,最后对PEsI材料未来的发展趋势进行了展望。

耐高温透明阻燃聚酰亚胺介电薄膜的制备及性能

通过4-溴苯并环丁烯与苯基二氯膦反应,再经过氧化得到二苯并环丁烯基苯基膦氧(DBPPO),其熔点为107℃,熔融态具有优异的加工性能。DBPPO可以自聚,也可与双马来酰亚胺(BMI-2B)共聚得到膦氧聚酰亚胺。通过改变DBPPO和BMI-2B的物质的量比,制备了一系列的膦氧聚酰亚胺,采用宽频介电阻抗松弛谱仪、热重分析仪、紫外-可见分光光度计和微型燃烧量热仪对其介电性能、热稳定性、光学性能和阻燃性能等进行了研究。结果表明,当DBPPO和BMI-2B的物质的量比为1∶1时,制备的膦氧聚酰亚胺PI-11的介电常数为3.53,介电损耗正切值(1 MHz)为0.052,5%热失重温度为478℃,800 nm透光率为94.5%。此外,PI-11燃烧过程中总释放热与BMI-2B相比降低了45.7%,表明该物质具有很好的阻燃性能。

SiC改性提升聚酰亚胺薄膜直流耐电晕性能的机理

传统聚酰亚胺(PI)薄膜应用到更高电压等级设备中,易产生电晕放电甚至绝缘失效。为提升聚酰亚胺薄膜耐电晕能力,实验采取碳化硅(SiC)作为增强相对PI基体相进行改性,探究SiC改性对复合薄膜耐电晕特性的影响机理。实验结果表明,随着SiC含量增加,SiC/PI复合薄膜出现非线性电导特性并逐渐增强,其同步提升的浅深陷阱密度比与载流子迁移率促进了表面电荷消散速率的增加。同时,SiC提升了15 kV直流电压下薄膜的沿面闪络和击穿时间,其中质量分数25%SiC/PI复合薄膜较纯PI膜分别提升了416.28%和298.39%。这是因为增强的非线性电导率和表面电荷消散速率,有利于空间和表面电荷运输,减少电场畸变,从而提升复合薄膜的耐电晕能力。对电晕损伤薄膜的无损区、圆状白斑区和白色堆积区进行形貌观测,发现SiC颗粒会在等离子体碰撞下形成放电阻挡层,有效减少电晕对基体相的侵蚀,延长了复合薄膜的耐电晕时间。最后发现质量分数15%SiC/PI复合薄膜为综合耐电晕与力学特性下的最优选择。

HFBAPP/6FDA/BPADA含氟苯醚型聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

以2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HFBAPP)为二胺单体,2,2′-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐(6FDA)和双酚A型二醚二酐(BPADA)为二酐单体制备了一系列HFBAPP/6FDA/BPADA含氟苯醚型PI薄膜。通过改变二酐单体比例,分析比较醚键与三氟甲基对PI薄膜综合性能的影响。结果表明:随着三氟甲基含量的升高和醚键含量的降低,HFBAPP/6FDA/BPADA含氟苯醚型PI薄膜的光学性能和热学性能提高,而力学性能下降,玻璃化转变温度最高可达247.3℃,800℃时的残炭率最高可达56.3%,可见光范围内的透光率最高可达88.2%,拉伸强度最高可达84.7 MPa。

教学研究与课程思政协同发展的药物化学实践教学——一种苝酰亚胺衍生物医用荧光探针的合成

药物化学是一门实践性很强的药学类本科专业的核心课程,灵活地将思政元素与科研实例有机融合,充分发挥教学研与思政教育的协同作用,在知识传播中增强学生的专业认同感,实现药物化学课程思政的育人功能。设计一种以四氯苝酐为原料、可选择性识别Pb2+的新型苝酰亚胺荧光探针,并将其与Pb2+配位后的荧光性能进行详细研究,准确实现Pb2+的识别。本实验不仅能够锻炼学生对仪器的合理使用,熟悉苝酰亚胺衍生物医用荧光探针的结构、性能和制备方法,还可以使学生进一步了解学科前沿,促进教学研与课程思政全面协同发展,从而培养科学能力,提升科学素养。

聚酰亚胺纳米纤维滤膜的制备及性能分析

为探究亚胺化温度对聚酰亚胺(PI)纳米纤维性能的影响,将二胺单体4,4-二氨基二苯醚(ODA)和二酐单体均苯四甲酸酐(PMDA)溶于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中,配制不同质量分数的聚酰胺酸(PAA)溶液,通过静电纺丝制成PAA纳米纤维滤膜,随后经过不同温度亚胺化处理形成PI纳米纤维滤膜,研究滤膜的微观形态、过滤性能、透气性能和透湿性能等。结果表明:PAA溶液质量分数为30%时,其纳米纤维形态最好;亚胺化温度为200℃时,滤膜的过滤效率为95.86%,阻力压降为610.56 Pa,过滤性能平衡关系最好,此时最大强度为3.24MPa,透气率为98.19 mm/s;亚胺化温度为190℃时,水接触角为95.26°,润湿性能最好;透湿性能随着亚胺化温度的升高而降低。

国产聚酰亚胺柔性覆铜板材料介电性能测评

介绍了聚酰亚胺柔性覆铜板的主要电性能指标及其典型应用场景,明确了柔性覆铜板介电性能测评流程。在完成谐振环仿真及设计后,开展ASG-TL00060UF2国产高性能聚酰亚胺柔性覆铜板与进口板材的常温和湿热试验,进行介电性能对比测试计算。最后给出了国产聚酰亚胺柔性覆铜板材料介电性能测评结论。

聚酰胺酰亚胺绝缘涂料吸潮机理研究

随着社会经济不断发展,聚酰胺酰亚胺绝缘涂料出现在人们视线范围内,其凭借自身耐化学腐蚀、高耐热性能等特征,被广泛应用到各种电器中,受到各行业人员的高度重视。但和聚酯亚胺、聚氨酯等材料的绝缘涂料相比,其更加容易吸潮变质,影响吸潮因素趋于多样化,如树脂分子量、溶剂材质、组成等,所以如何降低聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的吸潮性,延长材料保存时间和使用年限,是目前专业人员急需解决的问题。研究结果数据表明,溶剂吸收性能和树脂分子量不会给涂料吸潮性带来明显影响,溶剂溶解性是影响聚酰胺酰亚胺绝缘涂料吸潮性的主要因素。

双氯磺酰亚胺合成研究

双氯磺酰亚胺是合成双氟磺酰亚胺锂的重要中间体,本文探索以氯磺酸、氨基磺酸、氯化亚砜为原料制备双氯磺酰亚胺,考察了反应温度、滴加速度、反应时间、物料摩尔比等方面对合成反应收率的影响。并在反应过程中进行取样、观察现象。进而得到优化的双氯磺酰亚胺合成反应条件,在现有的工艺基础上对该方法进行改进,期望找出更加优化的反应条件,提高收率,减少能耗和危废。

苝二酰亚胺共价有机框架超级还原剂用于高效光催化芳基卤化物还原反应

自由基离子型分子光催化剂被证实是具有很强还原能力的可见光超级还原剂,它们在促进惰性的有机反应(例如将芳基卤化物还原为芳基自由基)方面具有突出的催化能力.然而,由于分子聚集严重地降低其催化活性,因而针对非均相超级还原剂的研究较少.本文提出了一种新的方法来解决上述问题,通过溶剂热反应将具有连续光诱导电子转移机制的苝二亚胺超级还原剂(PDI)异质化为二维给体-受体(D-A)共价有机框架(COFs).即以N,N'-双(3-戊基)-2,5,8,11-四(4-甲酰基苯基)苝二酰亚胺(TFPDI)与1,3,6,8-四(4-氨基苯基)芘\(Py-TA)或2,3,6,7-四(4-氨基基苯基)四硫富瓦烯(TTF-TA)为原料,通过溶剂热反应分别制备了两种高晶态二维D-A型COF结构:USTB-21和USTB-22,并用于芳基氯化物、芳基溴化物和芳基碘化物的光催化还原反应.X射线衍射和理论模拟结果表明,USTB-21和USTB-22具有二维共价键连接的层状结构,分别呈现AA和AB的堆积方式.在各自最佳反应条件下,COFs显示出与均相催化剂相媲美的可见光催化性能,可高效地还原一系列芳基氯化物、芳基溴化物和芳基碘化物.其中,USTB-22在可见光驱动不同的芳香卤化物还原时,3 h内的转化率高达99%.瞬态吸收光谱结果表明,相比于均相催化剂(N,N'-双(2,6-二异丙基苯基)苝二酰亚胺),自由基阴离子激发态寿命是150 ps,USTB-21和USTB-22具有更长的激发态寿命,分别为210和260 ps.顺磁共振波谱测试结果证明,自由基阴离子光催化剂异质化成晶态D-A型COFs能够有效地促进电荷分离效率和延长激发态寿命.上述结果说明,USTB-22具有良好的光催化性能主要是因为其激发态寿命较长以及电荷分离效率较好.理论模拟结果表明,所制备的材料具有D-A型的电子结构.对COF的模型片段进行理论计算,揭示了各步反应路径中吉布斯自由能的变化,从而进一步阐明了光催化机理.在催化反应过程中,芳基卤化物还原途径可分为两个阶段:第一阶段为双光子能量输入和光驱电子转移,包括光子捕获和(TTF-PDI•−)^(*)产生以及光驱动电子转移到4-溴苯乙酮底物;第二阶段为能量输出,用于还原4-溴苯乙酮底物生成苯乙酮.综上所述,本文通过溶剂热反应将具有连续光诱导电子转移机制的苝二亚胺超级还原剂异质化为二维D-A型COFs结构.该结构在芳基氯化物、芳基溴化物和芳基碘化物等的光催化还原反应中,可很好地促进电子从光催化剂转移到反应物,进而显著提高光催化反应的活性和选择性;本研究对于未来设计新型自由基离子型高效光催化剂提供了新的思路.

脂环二胺浅色透明聚酰亚胺薄膜的制备及性能表征

采用二步法,在冰浴的条件下,以含脂环结构的二胺单体5-氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺(IPDA)和4,4′-二氨基二环己基甲烷(PACM)与二酐单体4,4′-(4,4′-异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)(BPADA),制备六种不同二胺比例的聚酰亚胺(PI)薄膜。通过红外光谱、X射线衍射(XRD)分析、紫外可见光谱、热机械分析、差示扫描量热(DSC)测试、热失重测试和力学性能测试对薄膜进行表征分析。结果表明,PI薄膜已经完全亚胺化,整体为无定型形态,在可见光范围内具有较高的紫外透过率,最大透过率均在87%以上,450 nm最高透过率为83.26%,力学性能表现出柔性,玻璃化转变温度(Tg)均在200℃左右,初始分解温度均在388℃以上,在未到初始分解温度之前,几乎不发生质量损失,热稳定性良好。

芴基、酰亚胺基和萘基聚合物气体分离膜的研究进展

聚合物链间距和链刚度是影响聚合物膜对气体渗透性能的决定因素,刚性基团(如芴基、酰亚胺基及萘基)引入聚合物链中,基于其大体积和扭曲结构能够有效阻碍分子链堆积,从而降低分子链堆积密度,使聚合物具有较高的自由体积,能有效改善膜对气体的渗透选择性。本文综述了近5年含芴基、酰亚胺基和萘基聚合物在气体分离中的研究,按结构分类,详细介绍了三类聚合物的合成以及膜对气体的选择性,分析了影响气体选择性的主要因素。最后,综合现有刚性聚合物的特点,从改性高气体渗透性低选择性材料、改性生物基材料及制备复合混合基质膜等角度出发,展望了此类材料的未来发展趋势,为制备高性能气体分离膜提供参考。

聚酰亚胺/UIO-66薄层纳米复合膜的制备及其纳滤性能

传统纳滤膜面临“trade-off”效应,不能够在保证截留的情况下提高膜通量.为解决这一问题,将UiO-66和UiO-66-NH 22种金属有机框架(MOFs)纳米材料分别引入水相和有机相,通过界面聚合反应,辅以亚胺化处理制备4种不同的聚酰亚胺(PI)复合纳滤(NF)膜,研究UiO-66的氨基化及不同添加方式对膜的结构及分离性能的影响.结果表明,与纯PI NF膜相比,4种PI复合NF膜具有更好的亲水性.UiO-66-NH 2添加水相具有最佳的纳滤性能,对CaSO_(4)的截留为91%,水通量为219 L/(m^(2)·h·MPa).4种PI复合NF膜在有机溶剂(THF、DMAc、MT、NMP)中浸泡48 h后,其通量衰减<0.1%,CaSO_(4)的截留率变化<1%;在120 h的长期运行中,通量衰减量在9~17 L/(m^(2)·h·MPa)之间,具有较好的稳定性.

聚六氢化三嗪交联聚酰亚胺/石墨烯形状记忆复合材料

以高分散性的氧化石墨烯(GO)作为增强相,通过溶剂挥发、高温环化的方法制备了聚六氢化三嗪交联聚酰亚胺/石墨烯(PI-PHT)形状记忆复合材料。利用核磁、红外光谱、热重分析等对材料的结构和热稳定性进行表征,通过万能试验机对复合材料的力学性能进行测试,通过动态热机械分析仪对热机械性能、形状记忆性能、形状回复力等进行分析。结果表明:引入石墨烯后,复合材料的强度、韧性、热机械性能以及形状记忆性能明显提升,其中当GO的质量分数为5%时,复合材料的拉伸强度和韧性分别达到105.7 MPa和12.4 MJ/m~3(相比未添加GO的PI-PHT分别提高了1.3倍和2倍),并且其形状固定率、回复率和回复应力分别达到了97.2%、92.6%和9.46 MPa。

聚酰亚胺膜材料分子结构设计强化CO_(2)渗透性研究进展

膜技术基于渗透性差异实现天然气无相变脱碳,节能优势显著,此外膜装置的模块化制造可以灵活应对非常规天然气开采规模的大幅变化。聚酰亚胺(PI)是一种广泛研究的玻璃态聚合物膜材料,脱碳选择性较高、化学稳定性好,近年来在天然气脱碳领域已实现工业应用。尽管如此,通过分子结构设计提升聚酰亚胺膜的渗透性,从而大幅降低膜装置建设成本和占地面积,仍是未来的重要研究方向。从气体在玻璃态聚合物膜中的渗透传质机制出发,归纳总结了芳香族聚酰亚胺在链段构型与柔顺性、大位阻侧基、主链轴节结构等方面的设计进展以及膜材料自由体积分数和气体渗透系数随之发生变化的内在规律,对聚酰亚胺膜材料分子结构设计的未来发展方向进行了展望,兼顾考虑自由体积分数和自由体积空穴尺寸分布范围是同时提高渗透性和选择性的重要途径。

负性光敏聚酰亚胺的种类及研究进展

由于优异的综合性能,负性光敏聚酰亚胺已成为微电子领域不可或缺的材料,根据负性光敏聚酰亚胺结构和合成工艺的不同,总结了其主要种类和研究进展。随着微电子技术的高度集成化和扇出型晶圆级封装技术的发展,对负性光敏聚酰亚胺材料提出了更高的要求,如更低的介电常数、更低的热膨胀系数和更低的固化温度等。本文进一步介绍了负性光敏聚酰亚胺材料的不同改性方法及其微观作用机制,并对比分析了各类改性方法的优缺点,为高性能负性光敏聚酰亚胺材料的设计开发提供理论基础。

聚酰亚胺薄膜在柔性太阳能电池器件中的研究与应用进展

本文综述了柔性太阳能电池器件用聚酰亚胺(PI)薄膜衬底材料的研究现状及未来发展趋势。首先从柔性电池器件的基本构造以及对衬底材料的性能需求和相应PI柔性衬底的研究与应用状况等角度进行了阐述。然后重点综述了应用于基板型柔性太阳能电池的耐高温PI薄膜以及应用于覆板型柔性太阳能电池的无色透明PI薄膜的研究与应用进展。最后对先进柔性太阳能电池用PI薄膜衬底材料的未来发展趋势进行了展望。

多功能聚吡咯/聚酰亚胺电磁屏蔽复合膜的制备与性能研究

目的开发具有优异屏蔽效率、轻质且热稳定性良好的电磁屏蔽材料。方法以聚酰亚胺(PI)为聚合物基体,聚吡咯(PPy)为添加相,采用静电纺丝-低温原位聚合技术制备PPy/PI电磁屏蔽复合膜。通过在薄膜内部的多孔结构中构建致密的导电网络,赋予复合膜优异的导电性和高效的电磁屏蔽效能。结果在聚合PPy浓度为0.1 mol/L时,复合膜的电导率和电磁屏蔽效能分别为2.23 S/cm和26.04 dB,且其单位厚度电磁屏蔽效能可达到110.81 dB/mm,展现出优异的电磁屏蔽性能。结论PPy/PI复合纤维膜表现出良好的力学性能(拉伸强度为11.73 MPa)、优异的热稳定性(>400℃)和力学传感性能,具备在恶劣环境下广泛应用的潜力。

锰催化的芳香叔胺和马来酰亚胺氧化成环反应

本文提出了一种锰催化芳香叔胺和马来酰亚胺氧化成环的新方法,并完成了反应条件优化、底物拓展及相关机理研究。该方法采用多吡啶作为配体与MnCl_(2)构筑高性能催化体系,选用叔丁基过氧化氢(tBuOOH)为氧化剂,在较低的温度(40℃)实现芳香叔胺和马来酰亚胺氧化成环,一步法直接合成12种吡咯并[3,4-c]喹诺酮类分子,最高核磁产率达90%,分离收率达80%。机理研究表明,反应过程涉及到单电子转移的自由基反应机理,其中tBuOOH在催化剂作用下生成的tBuOO·在氧化过程中应该起主导作用。

二氧化硅气凝胶原位填充聚酰亚胺泡沫的结构及隔热性能研究

以超轻质开孔柔性聚酰亚胺泡沫为基体,采用溶胶凝胶工艺制备了一系列二氧化硅气凝胶原位填充的聚酰亚胺复合泡沫。复合泡沫密度10~100 kg/m^(3)可调,厚度1~400 mm可调,最大宏观尺寸可达1m×1m。对其泡孔结构、隔热性能、热性能进行了系统表征,分析了二氧化硅气凝胶原位填充聚酰亚胺泡沫的隔热机理。结果表明:二氧化硅气凝胶的引入,可有效降低复合泡沫室温热导率,提高其隔热性能;随着二氧化硅气凝胶含量的增加,聚酰亚胺复合泡沫的热导率由38.8 mW/(m·K)降低至19.6 mW/(m·K);热端温度300℃时,复合泡沫热导率仅为61.1 mW/(m·K);填充二氧化硅气凝胶后,聚酰亚胺复合泡沫热稳定性大大提高,在900℃下热失重残留量约为80%。