基于对亚苯基双苯偏三酸酯二酐的聚酯酰亚胺的合成与性能研究

随着柔性光电技术的快速发展,制备出具有优异综合性能的聚酰亚胺成为当前的研究热点。本工作采用自制的对亚苯基双苯偏三酸酯二酐和三种含不同取代基团的4,4′-二氨基二苯基甲烷进行反应,制备了三种聚酯酰亚胺树脂,表征了树脂的热性能、溶解性能、力学性能、光学性能。研究发现:对亚苯基双苯偏三酸酯二酐和2,2′-二(三氟甲基)-4,4′-二氨基二苯基甲烷制备的聚酯酰亚胺薄膜,具有较高的玻璃化转变温度和良好的可见光透过率,有望应用于柔性光电领域。

含亚胺结构酰氯单体的合成与表征

偏苯三甲酸酐分别与4,4′-二氨基二苯甲烷、4,4′-二氨基二苯砜、4,4′-二氨基二苯醚,通过亚胺化反应,合成了3种含亚胺环结构的二元酸,在Lewis碱催化下通过酰化,得到了3种含亚胺环结构的二元芳酰氯.用FT-IR1、H-NMR1、3C-NMR等对3种芳酰氯进行了结构表征.结果表明,合成的目标产物具有预期结构,并有较高的产率.

酰亚胺二羧酸的合成

以偏苯三酸酐为原料,分别与对氨基苯甲酸和甘氨酸合成聚酰胺酰亚胺的中间体——N-(4-羧苯基)偏苯酰亚胺和N-(2-羧亚甲基)偏苯酰亚胺,并用1H-NMR及IR对产物结构进行确认,考察了反应时间、溶剂量、带水剂甲苯量和原料配比对合成反应的影响。结果表明,N-(4-羧苯基)偏苯酰亚胺的较优反应条件为:n对氨基苯甲酸:n偏苯三酸酐=1.05,偏酐在溶剂二甲基乙酰胺中的浓度为1.1 mol?L?1,带水剂甲苯与溶剂的体积比为0.5,反应时间5 h;N-(2-羧亚甲基)偏苯酰亚胺的较优反应条件为:n甘氨酸:n偏苯三酸酐=0.95,偏酐在溶剂二甲基甲酰胺中的浓度为2.5 mol?L?1,带水剂甲苯与溶剂的体积比为0.875,反应时间2.5 h。

酰亚胺二羧酸的合成研究

以偏苯三酸酐(TMA)为原料,分别与4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯甲烷、1,6-己二胺反应,得到三种含酰亚胺结构的二羧酸产物(DIDA-a、DIDA-b、DIDA-c)。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)对酰亚胺二羧酸的结构进行表征。通过单因素实验,考察溶剂用量、反应时间、反应温度和反应物摩尔比对二酸产物收率的影响,得出DIDA-a的优化合成条件:偏酐起始浓度1.11mol/L,酰亚胺化反应时间6h,酰亚胺化反应温度140℃,TMA和二胺摩尔比2.05;DIDA-b的优化合成条件:偏酐起始浓度1.05mol/L,酰亚胺化反应时间5.5h,酰亚胺化反应温度145℃,TMA和二胺摩尔比2.02;DIDA-c的优化合成条件:偏酐起始浓度0.95mol/L,酰亚胺化反应时间5h,酰亚胺化反应温度135℃,TMA和二胺摩尔比2.03。

3,9-苝二甲酸的合成研究

以二氢苊为起始原料,先经氧化反应得到1,8-萘二甲酸酐,通过酰化反应得到1,8-萘亚酰胺,再通过在碱性环境中高温条件下C-C偶联得到3,4,9,10-苝亚酰胺,进而在强酸作用下转化为3,4,9,10-苝四酸二酐,最后在高压釜中碱性水解脱羧得到3,9-苝二甲酸.该方法操作简单,产率较高,适合工业化生产.