含氟聚酰亞胺特別是含三氟甲基聚酰亞胺因具有極好的溶解性、低介電常數(shù)、高度光學(xué)透明性、較好的耐熱性和力學(xué)性能等特點(diǎn)引起研究者越來(lái)越多的研究興趣?;鶊F(tuán)的引入增加了聚酰亞胺主鏈的空間位阻,降低了分子鏈間的相互作用,增強(qiáng)了分子鏈柔韌性;其次,基團(tuán)的引入可以破壞聚酰亞胺的結(jié)構(gòu)規(guī)整性,降低分子結(jié)晶性,使其具有良好的溶解性能,改善了傳統(tǒng)聚酰亞胺材料難溶、難以成型加工的缺點(diǎn)。 基團(tuán)固有的憎水性能以及C-F鍵之間較低的摩爾極化率能進(jìn)一步降低聚酰亞胺材料的介電常數(shù);此外,F原子的半徑小、電負(fù)性大,使之具有較強(qiáng)的吸電子作用以及電子誘導(dǎo)作用,有效阻止了聚合物分子鏈內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物的形成,從而提高其光學(xué)性能。含三氟甲基聚酰亞胺的一系列優(yōu)異性能使其在低介電性材料、光學(xué)裝置、波導(dǎo)材料、氣體分離膜和溶劑分離等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
不同結(jié)構(gòu)三氟甲基基團(tuán)對(duì)聚酰亞胺性能F3C CF,的影響側(cè)重點(diǎn)不一致,3F基團(tuán)能夠增加聚合物的自由體積,因此能增加其對(duì)氣體的吸收并提高其介電性能;6F基團(tuán)在不改變聚合物熱穩(wěn)定性的同時(shí)可以增強(qiáng)聚合物溶解性。隨著F原子的增加,含9F基團(tuán)聚合物的光學(xué)性能得到很大改善。含三氟甲基單體的合成比較困難,是制備含三氟甲基聚酰亞胺的關(guān)鍵步驟。含三氟甲基二酐單體的制備由于合成過(guò)程的復(fù)雜性和可用原料種類(lèi)少限制了其發(fā)展。目前合成二酐單體的一般過(guò)程是由含一CF?;鶊F(tuán)原料開(kāi)始,經(jīng)過(guò)偶聯(lián)、氧化、水解及酸酐化等一系列反應(yīng)得到產(chǎn)物。
合成二胺單體常用的方法是“兩步法”:首先,通過(guò)含三氟甲基酚與鹵代硝基苯或含三氟甲基鹵代硝基苯與二酚的反應(yīng)制備二硝基化合物;然后利用二硝基化合物還原生成二胺化合物。隨著新型含三氟甲基聚酰亞胺單體的不斷更新,合成方法也在不斷改進(jìn)。最近,Wang Chenyi等,一甲基苯胺和4一三氟甲基苯甲醛為反應(yīng)原料,HC1為催化劑,反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)到150℃ ,在氮?dú)獗Wo(hù)下一步合成 , 二(4一氨基一3一甲基苯基)一4一三氟甲基甲苯二胺單體,基于此單體合成聚酰亞胺材料具有極好的溶解性、可加工性和光學(xué)透明性。