聚酰亞胺分子中的芳雜環結構所形成的共軛體係、階(jiē)梯及半階(jiē)梯鏈結構,使其分子鏈具有很強的剛性(xìng)、分子鏈段自由旋轉的能壘較高,導致(zhì)聚酰亞胺材料具有很高的玻璃化轉變溫度、較高的熔點或軟化點,從而難溶解於有機溶劑且在普通加工溫度下呈現不熔化或不軟(ruǎn)化的性能,不利於(yú)聚酰亞胺材料應用範(fàn)圍的擴展。因此,聚酰亞胺(àn)可溶性的(de)改善與分子設計已成為高性能(néng)聚酰亞胺功能材料(liào)研製開發(fā)的熱點課題之一。
改善聚酰亞胺溶解性的基本途徑有2個:一個是引入對溶劑具有親和性的結構,例如引入含氟、矽或磷的(de)基團;另一個是(shì)使聚合物的結構變得“鬆散”,例如引入橋聯基團、側基、“圈”,也可以采用結構上非對稱的單體或用共聚打(dǎ)亂大分(fèn)子的有序性和對稱性(xìng)等。實際上,引入含氟、矽或磷的基團經常同時也具有(yǒu)使聚合物的結構變得“鬆散”的作用,尤其是(shì)六(liù)氟丙基。
基於上述分(fèn)子設計思想(xiǎng),文獻中常用來合成可溶性聚酰亞胺的方法有:在主鏈(liàn)中引入柔性結構(gòu)單元(yuán),如醚鏈(包括一0一基團和一S一基(jī)團)、酮基、烷基 ;引入大體積側(cè)基,如苯基、叔丁基、甲基、三氟甲基、環烷基、萘基;引(yǐn)入不對稱的結構;引入扭曲(qǔ)的非(fēi)共麵(miàn)結構(gòu)和螺旋骨架;通過共聚合反(fǎn)應也可以(yǐ)改善聚酰亞胺的溶解性能,兩種芳香二胺或芳香(xiāng)二酐與一種芳香(xiāng)二酐或芳香二胺聚合則可以得到(dào)共聚型(xíng)聚(jù)酰亞胺。也有研究者通過共聚來形成聚(酰(xiān)胺-酰亞胺) 、聚(酰胺一酰亞胺.酰亞胺)[26j和嵌段(duàn)共聚物來改善聚酰亞胺(àn)的溶解(jiě)性能。
應當指出,聚酰亞胺的溶解性(xìng)與其合成方法,尤其是環化方法(fǎ)有很大關係,通常用化(huà)學環化所得到的聚酰亞胺有較好的溶(róng)解性,兩種方法所得的聚(jù)酰亞胺有不同的(de)溶解性可以由亞胺化機理來解釋:聚酰胺酸(PAA)是帶有芳香胺(àn)基和羧基的線性聚合物,芳香胺基和(hé)羧基是在(zài)室溫(wēn)下由芳香二酐和(hé)二(èr)胺在極性溶劑中共(gòng)縮聚所形成的,但是這種PAA是一種不穩定的聚合物,PAA中羧酸的(de)羥基(jī)和酰胺的胺(àn)基,要麽通過進一步(bù)的脫水(shuǐ)形成芳香酰亞胺,要麽通過(guò)相互(hù)間的(de)親核取代(dài)反應再次生(shēng)成芳香酐和胺。然(rán)而,生成(chéng)的芳香胺與PAA鏈中親電的羰基在加熱的過程中(zhōng)形成亞(yà)胺結構,從而使聚酰亞胺(àn)交聯。換言之,用(yòng)熱亞胺化法獲得的聚酰亞胺在室溫下在有機溶劑中表現為不溶(róng),因為它們當中(zhōng)有一些交聯。當PAA用Ac 0/Py作為脫水劑進行化學亞胺化時,Ac O會和PAA中的羧(suō)基形成另外一種酐基團,然(rán)後這種酐基團會和(hé)PAA中的胺基通過親核取代反應脫去(qù)乙酸形成線(xiàn)性的聚酰亞胺結構,這種結構(gòu)沒有胺端基和交聯,因此,大(dà)部分用化學亞胺化法所獲得的聚酰亞胺溶解性較好(hǎo)。