Синтез и исследование свойств новых прозрачных (со)полиимидов на основе адамантансодержащих диаминов

1.

«Волгоградский государственный технический университет»
Химико-технологический факультет
Кафедра «Аналитическая, физическая химия и физико-химия полимеров»
Синтез и исследование свойств новых прозрачных
(со)полиимидов на основе
адамантансодержащих диаминов и диангидридов
ароматических тетракарбоновых кислот
Авторы: Ковалева М.Н. ХТ-442, ВолгГТУ
Антонова П.Е. ХТ-341, ВолгГТУ
Научный руководитель:
канд.хим.наук, доцент Потаенкова Е.А.
Волгоград, 2021 г.

2.

Цель работы
Синтез (со)полиимидов на основе адамантансодержащих
диаминов и диангидридов ароматических тетракарбоновых
кислот, обладающих высокой оптической прозрачностью, с
сохранением других важных эксплуатационных характеристик.
Актуальность
Kolon Industries, Inc.
Полиимидные
материалы
применяются
в
микроэлектронике, электротехнике, при производстве
экранирующих пленок с контролируемой температурой для
спутниковых каналов.
На сегодняшний день перспективным направлением
является разработка оптически прозрачных полиимидных
пленок
с низкими диэлектрическими показателями для
использования их в оптоэлектронике.
ВолгГТУ
2

3.

Области применения
Микроэлектроника
Гибкие подложки
для дисплеев
Погружные насосы
в нефтедобыче
Газоразделительные
мембраны
Оптические
устройства
3

4.

Оптоэлектроника
подложки для гибких
устройств отображения
подложки для гибких
печатных плат
Прозрачная ПИ пленка
подложки для гибкого
солнечного элемента
субстраты для сенсорной
4
панели

5.

Рисунок 1 - Выручка от рынка полиимидных пленок в США по областям
применения, 2014 - 2025 гг. (млн. долл. США)[1]
Гибкие
печатные платы
Изделия
специального
назначения
Чувствительная
к давлению лента
Провод и
кабель
Моторы и
генераторы
[1] https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/polyimide-film-market
5

6.

Синтез мономеров
N
С 2Н 4 NH 2
С2 Н 4
+
NH 3
+
[H ]
H 2 SO 4
NH Ac
SO 4
H 2O
HO
HO
HO
+
, TFA
-Н2О
2
95%
70%
С 2 Н 4 NH 2
С2 Н 4
NH 2
1) HCl 2) NaOH
-CH 3 COOH, -NaCl
NH
H 2N
Ac
90%
96%
6

7.

Двустадийный синтез полиимидов
O
O
A
O
O
H2N
+
O
NH2
o
NH2 -10-0 C
H2N
+
Alyc
Aryl
O
Где А:
O
1а
O
O
2а
O
O
300oC
NH
Alyc
NH
A
HO
NH
OH
HO
O
O
NH
A
H2O
Aryl
OH
Alyс:
CH3
O
O
CH3
m
n
2б
1б
O
Alyc
N
O
O
O
N
A
N
N
A
O
Aryl
O
O
O
m
3б
Aryl:
O
n
2в
7

8.

PI-6
Т, %
PI-7
PI-8
PI-9
λ, нм
Kapton
Рисунок 2 – Оптические свойства полимеров PI-6, PI-7, PI-8, PI-9,
Kapton
8

9.

Одностадийный синтез
CF3
O
O
Где А:
O
A
O
H2N
+
O
NH2
H2N
+
NH2
Alyc
CF3
3а
170-180oC
Aryl
O
H 2O
Alyс:
O
Alyc
N
O
N
A
O
O
N
A
N
4б
Aryl
O
O
O
m
O
Aryl:
n
1в
9

10.

PI-1 m=0% n=100%
PI-2 m=20% n=80%
PI-3 m=50% n=50%
PI-4 m=80% n=20%
PI-5 m=100% n=0%
Kapton
Рисунок 3 – Оптические свойства полимеров PI-1, PI-2, PI-3, PI-4, PI-5
10

11.

Таблица 1 – Структурные
формулы полимеров
Номер
полимера
Kapton
Структурная формула
Таблица 2 - Оптическая прозрачность при 400, 420, 450 нм,
средняя пропускная способность ( Tср,%), индекс желтизны и
расчетные значения