可热聚合的反应大分子的合成、表征及其理化性能研究

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随着航空、航天和现代科技对于材料性能和轻量化的双重需求,高性能高分子材料越来越受到人们的关注。高性能高分子材料不仅可以满足高温下的使用需求,并且能够满足某种功能性。是现代新型科技的关键材料。本文基于材料领域部分介电材料的介电常数有望进一步降低、部分耐热高温材料的耐热性也需要进一步提高的事实,设计并合成了几种可直接热聚合的反应性大分子,由这些大分子聚合得到的交联网络显现出低的介电常数和较高的耐热温度。同时,鉴于目前绝大多数高性能材料来源于石油资源,有必要寻找可再生的原材料来源。因此,本文研究了使用生物可再生的茴香脑作为N-芳基马来酰亚胺树脂原料来源的尝试。  本文的工作主要分为以下两个部分。  第一部分含苯并环丁烯硅树脂的改性研究  苯并环丁烯树脂具有高耐热、低形变,成膜性好等特点,已作为高性能封装材料在电子工业中得到广泛应用。近年来,将苯并环丁烯单元接枝到聚硅氧烷大分子的研究受到青睐。然而,苯并环丁烯硅树脂的介电常数一般高于2.8,限制了它作为超低介电材料的应用。基于氟原子的高电负性,以及C-F键较低的极化率,将氟原子引入到聚合物中,可以有效的降低材料的介电常数。本文采用了两种含氟单体对苯并环丁烯硅树脂介电性能的改性。第一种方法是将含双三氟甲基的硅氧烷与苯并环丁烯硅氧烷通过不同共聚比例共聚,再将共聚物在高温下进行后聚合得到交联结构。结果显示,交联结构的介电常数随着含三氟甲基单体含量的增加而降低,最低可以达到2.44,并且介电损耗保持着一个稳定的低值。但三氟甲基单体本身不具有可交联结构,因此会在一定程度上降低其耐热性。优化比例实验显示,当苯并环丁烯单体与三氟甲基单体共聚比例为3∶1时,其共聚物的交联结构具有较好的综合性能。两种苯并环丁烯硅树脂的介电常数分别由2.8和2.9降至2.56和2.58,5%热失重温度则分别为473℃和487℃。第二种是将具有可交联基团的三氟乙烯基醚硅氧烷作为改性单体与苯并环丁烯硅氧烷单体共聚,以期能够达到保持其热性能的同时,降低其介电常数。结果显示,共聚物经过热交联后,其介电常数随着三氟乙烯基醚单体共聚比例的增加而降低,当共聚比例为1∶1时,介电常数在25MHz时可以降低至2.41,同时,与上一种方法不同的是,含氟单体共聚比例的增加并不会导致热稳定性的急剧下降。共聚物热交联后其热膨胀热膨胀系数为56.36 ppm/℃,耐热性优异,说明三氟乙烯基醚硅氧烷是一种有效的改性剂,它能在保持材料耐热性的同时提高介电性能。  第二部分源于生物可再生资源茴香脑的马来酰亚胺的合成及其性能研究  马来酰亚胺作为一种性价比极高的树脂已在航空航天及电子电子行业得到广泛应用。但是这类树脂主要来源于石油产品。作为一种尝试,本文利用可再生的天然产物茴香脑为起始原料,合成了新型的马来酰亚胺结构。研究了所合成的马来酰亚胺自聚反应,结果发现,新型马来酰亚胺大分子热自聚产物具有很好的热稳定性,其5%热失重温度达到466℃。同时我们合成了两种同分异构的对位取代和间位取代的N-芳基马来酰亚胺并进行共混,由DSC测试可以发现共混能够有效降低共熔点,使加工性能更加优异。
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