新型含二(4-三氟甲基苯基)苯基氧化膦侧基和吡啶结构的聚醚、聚酰胺和聚酰亚胺的设计、合成和性能研究

芳香族聚醚、聚酰胺和聚酰亚胺均是耐热的特种高分子材料，它们以其优异的热、电和机械性能在宇航、电子电器、交通运输、核能与军工等领域中应用广泛。然而，传统的聚芳醚、聚芳酰胺和聚芳酰亚胺大多具有很高的熔融温度，溶解性差，加工较困难。因而研制综合性能优异且易加工成型的新品种仍然是人们感兴趣的课题。本研究拟将吡啶、三氟甲基和三苯氧膦基团同时引入大分子链中，设计合成氟化三苯氧膦取代吡啶结构的二酚、二胺、二羧酸、二酸酐新单体，继而分别通过缩聚反应合成新型含二(4-三氟甲基苯基)苯基氧化膦侧基和吡啶结构的聚醚、聚酰胺、聚酰亚胺类系列树脂，拟通过优化单体制备和聚合反应条件，研究不同结构单元对聚合物性能的影响，用DSC、TG、FT-IR、WADX等对聚合物结构及热、电、光、机械力学等性能进行表征，期望能开发几种耐热性能优异且易加工成型的新品种，为拓宽耐高温工程塑料和功能材料的应用提供一定的理论基础和实验依据。

芳香族聚酰胺、聚酰亚胺和聚醚等均是耐热的特种高分子材料，它们以其优异的热、电和机械性能而广泛应用于电子电器、航天航空等领域中。然而，已商品化的芳香族聚酰胺、聚酰亚胺和聚醚大多数都具有很高的熔融温度，溶解性差，加工较困难。因而研制热、力学、光电等综合性能优异且易加工成型的新品种仍然是人们感兴趣的课题。本研究将吡啶、三氟甲基和三苯氧膦基团同时引入大分子链中引入大分子主链中，设计合成了含二(4-三氟甲基苯基)苯基氧化膦和吡啶结构的二酚和二胺新单体，继而分别通过缩聚反应合成了三类新型含二(4-三氟甲基苯基)苯基氧化膦侧基和2,6-二苯基吡啶结构单元的芳香族聚醚、聚酰胺、聚酰亚胺系列树脂。详细地优化了单体，尤其是关键中间体—4-[二(4-三氟甲基苯基)膦酰基]苯甲醛的制备以及聚合反应条件，并用DSC、TG、FTIR、WADX等对其结构以及聚合物的热、力学、光电等性能进行表征。例如，与传统的聚醚醚酮 (PEEK)和聚醚酮酮 (PEKK) 相比，所获得的新型聚醚酮的玻璃化温度 (Tg = 219–251 oC) 显著提高，溶解性得到明显的改善，聚合物成膜性好，尤其是聚合物介电常数低 (2.65–2.80, 1MHz)、透光率高。所获得的含二(4-三氟甲基苯基)苯基氧化膦侧基和2,6-二苯基吡啶结构单元的芳香族聚酰胺具有较高的玻璃化转变温度 (Tg = 317–359 oC)，耐热性优良 (氮气气氛中10 % 热失重温度和800 °C时的残碳率分别为530–554 °C和 50–60%)，并可在室温下溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙胺等强极性溶剂中，聚合物膜的拉伸强度、断裂伸长和起始摸量分别为72–86 MPa、6–8 % 和2.3–3.1 GPa，同时具有较低的介电常数 (3.12–3.45, 1MHz) 和良好的透光率 (紫外光谱截断波长为330–345 nm)。. 综上所述，本项研究获得了一些综合性能优异的新型含二(4-三氟甲基苯基)苯基氧化膦侧基和2,6-二苯基吡啶结构单元的芳香族聚醚、聚酰胺、聚酰亚胺树脂，并为其潜在的应用提供一定的理论基础和实验依据，进一步丰富了高性能工程塑料和光电功能材料品种，拓宽了其应用范围。