含咪唑杂环的聚酰亚胺纤维
日期：2019-01-03 10:01
通过功能性基团调控聚合物分子链间相互作用,进而影响聚合物分子链的排列和取向,是调整和提高聚合物性能的一个重要策略。这种思想同样适用于聚酰亚胺纤维的化学结构设计,在聚酰亚胺分子链中引入能够提供额外的分聚酰亚胺纤维链间相互作用的结构,使取向的分子链间形成横向的相互作用,促进局部有序堆积甚至结晶结构的形成,在宏观性能方面实现纤维力学性能的提高。
氢键是非共价作用中最强的一种分子间相互作用,也是最容易引入到聚合物结构中的种非共价相互作用,并且对聚酰亚胺纤维的制备过程影响有限。聚酰亚胺结构中,羰基广泛地存在于整个聚合物分子链,可以作为氢键受体,通常的聚酰亚胺,其化学结构特点导致氢键给体的缺失。要引入氢键相互作用,只要在分子链中引人氢键给体即可,可以用于聚酰亚胺结构作为氢键给体的基团包括胺、酰胺、酚和芳香羧酸或磺酸等,考虑到化学结构的耐热、耐氧化和耐水解稳定性等因素,含咪唑结构的芳香二胺(PABZ)就成为一个受到关注的最优选择(图4-18)。
事实上,PABZ结构借鉴了商品化的聚合物聚苯并咪唑(PBI)的单元结构,将该结构引入聚酰亚胺纤维,既希望保持聚酰亚胺独特的性质,也希望能够部分地获得PBI的性质。咪唑结构中含有两个互变的氨基,可以作为氢键给体与相邻分子链的酰基形成氢键相互作用,除了氢键相互作用调控聚合物大分子聚集结构,含咪唑的杂环二胺分子具有一定的刚性,影响着聚合物分子的排列和结晶,同样有可能为聚酰亚胺纤维性能提高做出贡献。
图4-18 含咪唑的杂环二胺结构及其在聚酰亚胺分子链间的氢键作用模型
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