含羧基侧基聚芳醚腈的合成及其功能复合材料研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文（电子科技大学图标）DOCTORALDISSERTATION论文题目含羧基侧基聚芳醚腈的合成及其功能复合材料研究学科专业材料科学与工程学号201111030103作者姓名唐海龙指导教师刘孝波教授分类号密级UDC注1学位论文含羧基侧基聚芳醚腈的合成及其功能复合材料研究（题名和副题名）唐海龙（作者姓名）指导教师刘孝波教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业材料科

2、学与工程提交论文日期2015.03.26论文答辩日期2015.05.31学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月日答辩委员会主席顾宜评阅人刘兴泉、刘斌、李松林、夏和生、朱俊注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。SYNTHESISOFPOLY(ARYLENEETHERNITRILE)SWITHPENDANTCARBOXYLGROUPSANDTHEIRFUNCTIONALCOMPOSITESADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScie

3、nceandTechnologyofChinaMajor:MaterialsScienceandEngineeringAuthor:TangHailongAdvisor:ProfessorLiuXiaoboSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电

4、子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要聚芳

5、醚腈（PEN）作为一类综合性能优异的新型热塑性特种工程塑料，具有耐高温、高机械强度、耐化学腐蚀、抗蠕变性和阻燃性良好等优良特性，在航空航天、轨道交通、汽车制造、机械工业等领域具有广阔的应用前景。然而大量研究表明，全芳环刚性结构的聚芳醚腈具有很高的熔融温度，并且不溶于绝大多数有机溶剂，这些缺陷限制了聚芳醚腈的合成、加工及应用。另一方面，随着电子信息技术的发展，需要综合性能更加优异、功能多样化的功能性高分子材料。除了常规性能之外，还要求高分子材料具备特殊的光、电、磁等功能。因此，为满足社会进步和科技发展的需求

6、，需要通过分子设计对聚芳醚腈进行改性研究，使其既能保持高耐热性和高力学强度，同时又具有良好的溶解性以及多样的功能特性，这对于发挥聚芳醚腈固有优势并拓宽其应用领域具有重要的意义。而通过共聚的方法将特殊功能基团引入到聚合物中来实现高性能聚芳醚腈的功能化不失为一种有效的途径。本论文将扭曲非共平面且含羧基侧基的酚酞啉结构引入到聚芳醚腈主链中，合成了一系列新型含羧基侧基聚芳醚腈（CPEN）高性能聚合物，系统性的研究了其结构与性能关系，发现CPEN是一类集高性能工程塑料、荧光功能高分子和反应性高分子于一身的特种聚合物

7、。同时利用其羧基功能侧基的反应活性，实现了聚芳醚腈荧光功能材料和介电功能材料的开发及应用。首先，从分子设计角度出发，以酚酞啉和2,6-二氯苯甲腈以及间苯二酚、对苯二酚、双酚A、酚酞四种常见双酚单体为主要原料，通过亲核芳香取代逐步聚合反应，成功将含羧基侧基、扭曲非共平面的酚酞啉结构单元引入到聚芳醚腈主链中，获得了一系列不同结构的新型CPEN共聚物。通过红外光谱（FTIR）和核磁共振氢谱（1HNMR）验证了聚合物的结构与分子设计相符，并通过XRD证实了该系列聚合物均为无定形结构。性能测试结果表明CPEN在极性

8、有机溶剂中具有良好的溶解性，同时具有高的玻璃化转变温度（Tg=195~251℃）、优异的热稳定性和热氧稳定性以及较高的力学强度（83.1~104.7MPa）。实验发现该系列CPEN在280~330nm紫外光区具有强吸收，并具有在紫外激发下发出蓝色荧光的功能特性。此外，通过综合比较得出酚酞啉和酚酞共聚型CPEN具有最优的综合性能。为了探讨羧基含量对CPEN性能的影响，通过调节酚酞啉和酚酞的配比合成了一系列不同羧基含量的聚芳醚腈，