Abstract
合成聚亞醯胺的方式, 通常是由雙酸酐(Dianhydrides)及雙胺(Diamines)在非質子性的極性溶液中, 如NMP、DMAC 等溶劑內進行聚合反應, 再經由熱處理方式或溶液縮合方式閉環而成。本論文基於在聚亞醯胺結構上的認知, 先以馬來酸酐與1,1 一二苯乙烯(1,1-phenyl ethylene) 合成出新型雙酸酐 (簡稱PTDDA), 並與五種雙胺進行縮合反應而成新式聚亞醯胺。對於雙酸酐單體的結構監定及聚亞醯胺之特性分析皆有詳細的研究結果; 前者由元素分析、質譜、紅外線光譜、核磁共振光譜及X-射線繞射分析定性化, 而後者由紅外線光譜來了解亞醯胺結構的生成。此新型之聚亞醯胺有兩項較為突出的特性: 其一為溶解性相當好, 可溶於NMP、DMAC、DMF、DMSO等非質子性的極性溶劑中。其二為具有異常的熱熟化行為, DSC 分析其玻璃轉移溫度(Tg)約在215?240℃ 之間, 並在 300℃及 325℃左右分別出現一吸熱峰及放熱峰。以熱重量分析儀(TGA) 分析其熱安定性知其分兩段裂解; 第一段裂解溫度約在300℃,第二段裂解溫度則依所處之環境氣體有關, 且發現在氧氣或空氣下比在氮氣下具較高的熱安定度。研究TGA 之第一段熱熟化行為對聚合物而言較重要且可推導第二階段裂解之特性。以苯胺與所合成的PTDDA 單體合成出低分子量的模型化合物來模擬聚合物之熱行為實有其必要性。質譜儀及核磁共振儀對此模型化合物熱熟化之產物加以分析; 結果發現模型化合物類似於PMR-15 (為一種航空用之材料) 之熱熟化之行為; 亦即在 300℃處之吸熱峰(DSC) 和裂解溫度(TGA) 係由逆Diels-Alder 反應所主控。據此在模型化合物之研究結果可徹底解決同樣發生在聚合物的熱熟化行為, 並決定出熱熟化後的主成份為雙馬來亞醯胺的交鏈結構, 而此交鏈結構可於約400℃ 進行第二階段裂解, 附合TGA圖在氮氣下所觀測之結果。由於商用之PMR-15及雙馬來亞醯胺材料, 在應用時, 交聯密度太高且無韌性, 故本論文中亦合成出新型的共聚亞醯胺化合物, 它是經由BDTA與ODA 先合成出聚醯胺酸寡聚體, 再經由PTDDA 的加入來串聯成較高之分子量。此共聚合物一旦熱熟化, 則可生成較長鏈的雙馬來亞醯胺, 共聚合物的熱性質及熟化化學亦為研究之重點。另外文內也介紹兩種末端具有羧基之亞醯胺化合物, 可用以改善環氧樹脂之耐熱性質, 玻璃轉移溫度可達190℃。