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芳香族聚酰亚胺(polyimide,PI)是一类主链上含有酰亚胺环具有耐高温、耐低温、优良的电性能和力学性能的高分子材料,现已广泛应用于航空、航天、电子、电气、化工、机械等领域。近年来聚酰亚胺的侧链改性及其功能化成为一个研究的热点。含1,3,4-噁二唑(OXD)环系的化合物具有很高的电子亲和势,通过在聚酰亚胺中引入含噁二唑基团的侧链,把噁二唑类化合物较强的荧光性能与聚酰亚胺的优异性能结合起来。本文制备了一系列含噁二唑基团的聚酰亚胺,并对其结构和性能进行了研究,为今后聚酰亚胺在有机电致发光材料领域中的应用打下了基础。
本文首先以4-羟基苯甲酸甲酯为原料,通过取代、还原等反应得到2-(4-辛氧基苯基)-5-(3,5-二氨基苯基)-1,3,4-噁二唑。通过傅里叶红外光谱、核磁共振谱、元素分析、紫外-可见光谱、荧光光谱等实验手段对合成的二胺单体的结构进行确认与表征。
其次,以2-(4-辛氧基苯基)-5-(3,5-二氨基苯基)-1,3,4-噁二唑与4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为二胺单体,分别与双酚A型二醚二酐(BPADA)、4,4’-(六氟亚丙基)双-邻苯二甲酸酐(6FDA)、联苯四甲酸二酐(BPDA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)进行共缩聚反应得到聚酰胺酸,然后在高温下完成酰亚胺化,得到一系列不同二酐的含噁二唑基团聚酰亚胺薄膜。PI-BPADA和PI-6FDA可溶于多种常见有机溶剂,PI-BPDA和PI-PMDA常温下在各种溶剂中几乎不溶;玻璃化转变温度随着主链刚性的增大而升高;在氮气和空气中失重5%时的热分解温度高于260℃;薄膜的杨氏模量在2.53~3.13 GPa之间;PI-BPDA和PI-PMDA在238nm和272nm有紫外吸收峰,PI-BPADA和PI-6FDA在250nm有紫外吸收峰,禁带宽度在4.12 eV~4.29 eV之间;荧光最大发射波长在436 nm附近,发蓝紫光,荧光量子效率在0.0554~0.4959之间。
再次,以不同摩尔比混合的2-(4-辛氧基苯基)-5-(3,5-二氨基苯基)-1,3,4-噁二唑与4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为二胺单体,与双酚A型二醚二酐(BPADA)进行共缩聚反应得到聚酰胺酸,然后在高温下完成酰亚胺化,得到一系列不同二胺摩尔比的含噁二唑基团聚酰亚胺薄膜。该系列薄膜可溶于多种常见有机溶剂;玻璃化转变温度范围为176℃~193℃,在氮气和空气中失重5%时的热分解温度范围分别在399℃~440℃和263℃~427℃之间;薄膜的杨氏模量在2.42GPa~3.36 GPa之间;在250nm有紫外吸收峰,禁带宽度约为4.22 eV;荧光最大发射波长在436 nm,发蓝紫光,荧光量子效率在0.1410~0.2329之间。