聚对二甲苯的制备及其应用研究进展(1)VIP免费

聚对二甲苯的制备及其应用前景化材系高分子材料与工程专业09750120（学号）周亮（姓名）指导教师张少华摘要：文中主要对聚对二甲苯的制备方法、成膜机理、聚对二甲苯薄膜的性能及其应用领域进行了综述，指出其发展中存在的问题，并对其发展前景进行了展望。关键词：聚对二甲苯；气相沉积；应用；制备1.聚对二甲苯及其衍生物聚对二甲苯（Poly-p-xylene），商品名帕里纶（Parylene，国内称为派瑞林），是通过化学气相沉积法制备的具有聚二甲撑苯撑结构的聚合物薄膜的统称。对二甲苯环聚二体可以制得各种取代衍生物，芳环上取代基如一COOH，NO2，一RS，一OH，一NH2，一SH，一R(R代表烷基)，一COR，一C00R，一OR基等。聚对二甲苯薄膜主要有ParyleneN、ParyleneC和ParyleneD，其中PC和PD分别为单氯和双氯取代分子,PN为无氯代的基础型分子。表1和表2列出了3种类型的Parylene的分子结构式及特性。其中parylene-C膜（5.8μm）显示出良好的热稳定性能：在惰性气体中可耐500℃的温度；在空气中可耐200℃的温度。在高达200℃还表现出良好的绝缘性。在10-15＿10-12S/cm的低频导电率范围内温度变化从90℃-185℃[1]。表1对二甲苯聚合物的分子结构式及涂层特性[2]Parylene类型分子结构式涂层特性ParyleneN具有很高的介电强度,介电常数低，且不随频率变化，涂层穿透能力最强ParyleneC具备优良的介电性能和物理机械性能，对潮湿和腐蚀性气体有最低的渗透性ParyleneD较高温度下具有优良的物理机械性能，有较高的热稳定性表2Parylene（商用）的主要性能参数性能ParyleneNParyleneCParyleneDASTM方法密度/g·cm-31.1101.2891.418D505熔点/℃420290380膨胀系数/×10-5.·K-13.53.53.5D696-44(61)弹性模量/GPa2.43.22.8D882拉伸强度/MPa457075D882屈服强度/MPa435560D882断裂长度/％3020010D882吸水率/%<0.1<0.1<0.1D570水蒸气透过率（310K）/ngPa-1·s-1·m-10.00120.00040.0002D570N2（298K）/×10-18molPa-1·s-1·m-115.42.09.0O2（298K）/×10-18molPa-1·s-1·m-178.414.464.0CO2（298K）/×10-18molPa-1·s-1·m-1429.015.4262.制备对二甲苯环二体Parylene薄膜在我国的研究及应用比发达国家晚了近30年,离规模化工业应用还有很大差距。其原料[2,2]-对二甲苯环二体及其氯代物的合成,工艺复杂,收率低,产品价格高,造成了Parylene薄膜的研究及应用成本高,限制了其在我国的发展。霍夫曼消除反应[3],其可能的反应机理推测如下:在加热及强碱作用下,季铵盐先转变为季铵碱,随后季铵碱上的OH-作为碱进攻对位甲基上的氢,脱去一分子水,同时三甲胺作为气体从苄基上脱除,形成中间体,该中间体可以发生环合生成目的产物,也可以通过线性聚合生成多聚物。昝丽娜[4]等在装有搅拌器、冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入氢氧化物水溶液，在油浴中搅拌加热至85℃左右，用滴液漏斗滴加配制成水溶液的对甲基氯苄三甲基氯化铵溶液，控制滴加速率。滴加完毕后，将温度升至规定的反应温度，保持温度至规定的反应时间后停止反应。其最佳工艺条件为：n（氢氧化钠）:n（对甲基氯苄三甲基氯化铵）=5:1，反应温度为110℃，反应时间为7～9h，产率可达到20%。塔娜[5]等采用苯醌为催化剂,并将氢氧化钠水溶液滴入季铵盐的反滴工艺：在装有冷凝装置、温度计和搅拌的四口烧瓶中,加入w(NaOH)=40%的水溶液100mL和1·4g苯醌,搅拌并缓慢升温至85℃。向四口烧瓶中滴加季铵盐水溶液80mL(0·2mol),1·5h滴加完毕。升温至120℃反应12h。反应过程中要分水约50mL。将反应所得混合物抽滤,用水将固体物洗至中性。取少量活性炭与该固体物质一起加入200mL甲苯中,于80℃搅拌回流1h,趁热抽滤,将滤液冷却结晶,得白色晶体,烘干称重,得产品[2,2]-对二甲苯环二体10·65g,收率为51·2%。牛磊[6]等在装有搅拌器、冷凝管和温度计的四颈烧瓶(1L)中分别加入136g质量分数为30%的氢氧化钠溶液及1.4g对苯醌,搅拌下油浴加热至85℃,向烧瓶内滴加105mL质量分数为40%的氯代对甲基苄基三甲基氯化铵水溶液,1h内滴加完并升温至120℃,持续搅拌反应12h。混合液经抽滤分离出固体物质,用300mL甲苯加热回流0.5h,过滤除去不溶物(聚合物),滤液冷却结晶得白色晶体13.4g,收率为48.5%。室温...