Page 141 - 《精细化工》2023年第6期

第 6 期 蔡华娟，等: 基于酚酞结构高可溶性聚酰亚胺的合成与性能 ·1291·

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的 HNMR 和 FTIR 测试结果证实，—NH 2 已完全转 特性同时也增强了聚合物在溶剂中的溶解性和成
化为酰亚胺结构。 膜性。
2.3 聚酰亚胺的凝聚态和溶解性 2.4 聚酰亚胺的光学及介电性能
对制得的聚酰亚胺 PI-1~PI-3 的溶解性进行了 利用紫外-可见分光光度计和 LCR 数字电桥分
测试，结果如表 2 所示。 别测试了制得的聚酰亚胺薄膜在波长 200~800 nm
下的透过率、截断波长（λ cutoff ）及其在不同频率下
表 2 PI-1~PI-3 的溶解性 的介电常数，结果如图 8 和表 3 所示。
Table 2 Solubility of PI-1~PI-3
由图 8a 和表 1 可知，该系列聚酰亚胺薄膜的截
样品 DMSO DMAc CHCl 3 CH 2Cl 2 NMP DMF THF
断波长在 324~365 nm 之间，450 nm 的透过率在
PI-1 ++ +++ +++ +++ +++ +++ +++
56%~78%之间，皆高于商品化 Kapton 聚酰亚胺薄
PI-2 +/– +++ ++ ++ +++ +++ ++
膜，表现出良好的光学透明性。良好的光学透明性
PI-3 +/– +++ ++ ++ +++ +++ ++
主要源自于聚合物骨架结构中扭曲、非共平面结构
注：“+++”代表 100 mg 聚合物完全溶于 1 mL 溶剂（质量
浓度为 100 g/L）；“++”代表部分溶解（质量浓度为 50 g/L）；“+/–” 的引入，破坏了分子链紧密堆积，降低了分子链内
代表少量溶解或溶胀（质量浓度为 10 g/L）。 共轭效应，从而削弱了 CTC 效应 [19] 。其中，PI-1
的光学性能最好，原因在于二酐结构中柔性醚键的
从表 2 可以看出，在室温下，该类聚酰亚胺不 存在进一步降低了 PI-1 芳香共轭性。
仅可以溶于高沸点溶剂，如 DMSO、NMP、DMAc
和 DMF，还可以溶于低沸点溶剂 CHCl 3 、THF 和
CH 2 Cl 2 ，表现出优异的溶解性。主链上酚酞结构的
引入提供了扭曲、非共面结构，可以有效防止分子
链堆积，改善了溶解度；与此同时，异丙基和甲基
的引入进一步增大了分子链自由体积，加快了溶剂
的扩散，使聚合物表现出高的溶解性。与其他两种
聚酰亚胺（PI-2 和 PI-3）相比，基于醚酐结构的 PI-1
在 CHCl 3 、CH 2 Cl 2 和 THF 中表现出了更高的溶解性，
并可溶解于 DMSO 中，主要归因于二酐结构单元中
柔性醚键的引入。
利用 XRD 对聚酰亚胺薄膜的结晶性进行了表
征，结果见图 7。

图 8 PI-1~PI-3 的 UV-Vis 光谱（a）及其在不同频率下
的介电常数（b）
Fig. 8 UV-Vis spectra (a) and dielectric constants at different

frequency (b) of PI-1~PI-3
图 7 PI-1~PI-3 的 XRD 谱图
Fig. 7 XRD patterns of PI-1~PI-3 表 3 PI-1~PI-3 的光学性能和介电性能
Table 3 Optical and dielectric properties of PI-1~PI-3
从图 7 可以看出，在 2θ=10°~25°范围均出现宽 样品 λ cutoff/nm T 450/% 介电常数（1 MHz）/(F/m)
的弥散衍射峰，表明该系列聚酰亚胺晶型结构主要 PI-1 324 78 3.01
为无定形结构。这主要因为主链上引入了扭曲、非 PI-2 355 56 2.89
共面的酚酞结构，与此同时，异丙基和甲基进一步 PI-3 365 75 2.79
破坏了聚酰亚胺分子链的规整性，降低了链堆积， Kapton 469 0 3.48
有效地阻止了结晶结构的形成。聚酰亚胺的无定形 注：T 450 为 450 nm 波长光下的透光率。