N-丁基-N-苯基苯胺基团修饰的热塑性聚酰亚胺实现357℃高玻璃化转变温度

【编辑推荐】针对热塑性聚酰亚胺（TPI）因引入柔性链段导致热稳定性下降的难题，研究人员通过设计含N-丁基-N-苯基苯胺基团的二胺单体，巧妙平衡了链段柔性（-N-键）与电荷转移复合物（CTC）效应，成功制备出兼具优异热塑性（熔体加工性）和超高玻璃化转变温度（Tg=357℃）的TPI材料，为高温应用场景提供了新型聚合物解决方案。

　　

在微电子和航空航天领域，聚酰亚胺（PI）因其卓越的耐热性、机械强度和化学稳定性被誉为"黄金高分子"。然而传统PI的刚性主链和强分子间作用力导致其加工温度极高，严重制约应用。热塑性聚酰亚胺（TPI）虽通过引入柔性链段（如醚键、三氟甲基）改善了加工性，但往往以牺牲热稳定性为代价——这正是当前材料设计的核心矛盾。

为解决这一难题，华南某研究团队创新性地提出将N-丁基-N-苯基苯胺基团引入TPI主链。该设计暗含三重巧思：柔性-N-键增强链段运动能力，扭曲结构增大自由体积（两者协同提升热塑性），同时苯胺基团作为富电子芳环单元维持强电荷转移复合物（CTC）效应，从而保留高热稳定性。研究成果发表于《Polymer》，为高温工况下的聚合物应用开辟新路径。

研究采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）验证亚胺化程度，通过动态机械分析（DMA）测定T_g，并结合流变学测试评估熔体加工性。以4,4'-二氨基二苯醚（ODA）和均苯四甲酸二酐（PMDA）为基准单体，系统研究了N-丁基-N-苯基苯胺二胺（AmDA）掺杂比例对性能的影响。

【结果与讨论】

1. 分子结构验证：FT-IR光谱显示1787 cm^-1处亚胺羰基特征峰，且1631 cm^-1处ODA氨基峰消失，证实完全亚胺化。
2. 热性能突破：含20% AmDA的TPI薄膜T_g达357℃，较传统TPI提升近100℃，归因于CTC效应与分子链刚性的协同作用。
3. 加工性平衡：流变测试显示熔体粘度较纯PI下降2个数量级，满足注塑加工要求，证实柔性-N-键的有效性。

该研究实现了TPI材料"鱼与熊掌兼得"的突破：既保持PI本征的耐高温特性（T_g>350℃），又具备可注塑加工的熔体流动性。特别值得注意的是，N-丁基-N-苯基苯胺基团的扭曲构象不仅增大自由体积，其空间位阻效应还抑制了分子链紧密堆积，这种"一石三鸟"的设计策略为高性能聚合物分子工程提供了新范式。团队进一步指出，该材料在柔性印刷电路板（FPC）基材和航空线缆绝缘层等领域具有明确应用前景，后续将重点优化其介电性能与长期热老化稳定性。