可溶性联苯型聚酰亚胺的合成及表征
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深圳大学 高等研究院,广东 深圳 518060

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国家自然科学基金重点项目(U2006230)


Synthesis and Characterization of Soluble Biphenyl Polyimide
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    摘要:

    选用3,3"",4,4""-联苯四甲酸二酐(BPDA)作为二酐单体,同时选用一种带有侧链的3,3""-二甲基-4,4""-二氨基二苯甲烷(DMMDA)作为二胺单体,采用两步法合成可溶性的联苯型聚酰亚胺。探讨了单体配比、固含量、反应温度和反应时间等因素对聚酰胺酸黏度的影响,以及化学亚胺化时间对PI亚胺化程度的影响,并确定了聚酰亚胺最佳的合成条件。聚酰胺酸合成过程的最佳单体配比确定为 1∶1,固含量为 12%,反应温度为 20 ℃,反应时间为 8 h,最优条件下的聚酰胺酸特性黏度为1.88 dL/g;聚酰亚胺合成过程的最佳化学亚胺化时间为 24 h, 在该条件下亚胺化程度为 98%。之后,对最优条件下合成的聚酰亚胺进行了一系列的结构和性能表征。结果表明,合成的聚酰亚胺相对分子质量较高(数均分子量(M ?_n)和重均分子量(M ?_w)分别为14万和21万)且分布较窄,在保持耐热性能和耐溶剂性能的同时,显著提高了成膜性、溶解性等加工性能,是制备耐溶剂纳滤膜的理想材料。

    Abstract:

    The soluble biphenyl polyimide was synthesized by a two-step method using 3,3’,4,4’-biphenyl tetracarboxylic dianhydride(BPDA)as dianhydride monomer and side-chain 4,4""-diamino-3,3""-dimethyldiphenylmethane(DMMDA)as diamine monomer. The effects of monomer ratio, solid content, reaction temperature, and reaction time on the molecular weight of polyamide acid (PAA), and the effect of chemical imidization time on the degree of polyimide(PI) imidization were discussed. The optimum synthesis conditions of polyimide were determined, for the synthesis of polyamide acid, the optimal monomer ratio is determined to be 1:1, the solid content is 12%, the reaction temperature is 20 ℃, and the reaction time is 8 h. The characteristic viscosity of polyimide (PAA) under the optimal conditions was 1.88 dL/g. For the synthesis of polyimide, the optimal chemical imidization time is 24 h, and the degree of imidization is 98% under these conditions. Afterwards, a series of structures and properties of polyimide synthesized under the optimum conditions were characterized. The experimental results show that the synthesized polyimide has a higher molecular weight (the number-average molecular weight M_n and weight-average molecular weight M_w are 1.4×105 and 2.1×105, respectively) and narrower distribution. While maintaining the great resistance to heat and solvent, the processing performance of the polyimide is improved, such as film formation and solubility, so it is ideal material to prepare nanofiltration membranes.

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  • 收稿日期:2022-06-07
  • 录用日期:2022-12-08
  • 网络出版日期:2022-12-07
  • 在线发布日期: 2023-03-19
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