Page 137 - 《精细化工》2023年第6期

第 40 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.40, No.6
20 23 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2023

功能材料
基于酚酞结构高可溶性聚酰亚胺的合成与性能

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蔡华娟，耿 凯，汪称意 ，李 坚，任 强
（常州大学 材料科学与工程学院，江苏 常州 213164）

摘要：以百里香酚酞、对氟硝基苯为起始原料，通过芳香亲核取代和氧化还原反应得到新型芳香二胺单
体 5,5'-二异丙基-4,4'-二氨基苯氧基-2,2'-二甲基酚酞。该二胺单体分别与 3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐、3,3',4,4'-
二苯酮四羧酸二酐和 3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐以一步法高温缩聚制得了一系列同时含酚酞 Cardo 结构及异丙基
和甲基侧基的高可溶性聚酰亚胺（PI-1、PI-2 和 PI-3）。该系列聚酰亚胺具有优异的溶解性，室温下不仅可溶于
高沸点溶剂 N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜，而且能溶于低沸点溶剂氯
仿，二氯甲烷和四氢呋喃，可通过其溶液浇铸制得一系列高性能聚酰亚胺薄膜。所制聚酰亚胺薄膜具有较高的
光学透明性，截断波长在 324~365 nm 之间，450 nm 的透过率在 56%~78%之间。该系列薄膜玻璃化转变温度在
266~289 ℃之间，在 N 2 和 O 2 下 10%热失重温度均≥432 ℃。其拉伸强度在 77~95 MPa 之间，断裂伸长率在
9.1%~13.0%之间，1 MHz 下介电常数为 2.79~3.01 F/m，表现出良好的力学性能和介电性能。
关键词：聚酰亚胺；酚酞；烷基；溶解性；介电性能；功能材料
中图分类号：TQ323.7 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2023) 06-1287-07 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

Synthesis and properties of highly soluble polyimides
containing phenolphthalein structure

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CAI Huajuan, GENG Kai, WANG Chenyi , LI Jian, REN Qiang
（School of Materials Science and Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, Jiangsu, China）

Abstract: A series of high soluble polyimides containing both phenolphthalein Cardo structure and
isopropyl and methyl side groups (PI-1, PI-2 and PI-3) were prepared by one step high temperature
condensation polymerization of diamine monomer 5,5'-diisopropyl-4,4'-diaminophenoxy-2,2'-
dimethylphenolphthalein, newly synthesized from thymolphthalein and 4-fluoronitrobenzene through
aromatic nucleophilic substitution and oxidation-reduction reaction, and three commoditized aromatic
dianhydrides (4,4'-oxydiphthalic anhydride, 4,4'-arbonyldiphthalic anhydride and 4,4'-biphthalic anhydride).
The polyimides obtained exhibited excellent solubility were in both high boiling point solvents, such as
N-methylpyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and low
boiling solvents chloroform, dichloromethane and tetrahydrofuran. A series of high-performance polyimide
membranes, prepared from the polyimides via solution casting method, displayed better optical
transparency with cutoff wavelengths in the range of 324~365 nm and transmittance of 56%~78% at the
wavelength of 450 nm. Furthermore, The glass transition temperature of the polyimide membranes was
266~289 ℃, and the temperatures of 10% mass loss were ≥432 ℃ in both N 2 and O 2. Meanwhile, these
polyimides exhibited good mechanical and dielectric properties, with the tensile strength and elongation at
break ranging 77~95 MPa and 9.1%~13.0% respectively, and the dielectric constants of 2.79～3.01 F/m at
1 MHz.
Key words: polyimides; phenolphthalein; alkyl; solubility; dielectric properties; functional materials

收稿日期：2022-09-17; 定用日期：2022-12-01; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220856
基金项目：江苏省重点研发计划（BE2022102）；江苏省高校基础科学研究重大项目（22KJA430002）
作者简介：蔡华娟（1994—），女，硕士生，E-mail：1174491583@qq.com。联系人：汪称意（1981—），男，教授，E-mail：
wangcy@cczu.edu。