摘要
在如今绿色可持续发展战略的大背景下，生物质资源的开发显得愈发重要。生物质资源全球储量巨大，持续可再生，在常见动植物、微生物中均可广泛获取。不仅如此，生物质材料富含活性官能团，可利用价值极高，但目前生物质资源仍局限于一般功能材料的改性应用，发展潜力远未释放。聚酰亚胺(PI)是一种具有高耐热、低介电损耗等综合性能的特种功能塑料，其合成途径一般为二酐和二胺的缩合聚合，然而二酐和二胺的生产仍局限于石油基化工品，加工难度大，消耗资源多，对环境破坏大。为改变这一现状，将生物质资源改性为二酐和二胺单体将成为一大可行方案，不仅可拓展PI生产渠道，而且可促进绿色能源的开发利用，符合现今时代发展潮流。在现有研究中，仍鲜见有相关生物质PI的报道。本课题将立足于生物质基PI的合成，选取糠醛（HMFA）、2,5-呋喃二甲醇（FDM）、2,5-呋喃二甲酸（FDCA）等作为生物质原料，将其改性为二酐或者二胺单体，并将所得单体应用于PI的合成。具体工作如下： （1）以HMFA作为生物质原料，通过氧化脱水转化为马来酸酐（MAH）；再经Diels-Alder反应，脱水芳香化得到邻苯二甲酸酐（PA）；最后经卤代反应，偶联反应，脱水成酐等形式得到3,3,4,4-联苯四甲酸二酐（BPDA）。 （2）以FDM和甘氨酸（Gly）作为生物质原料，通过BOC试剂对甘氨酸封端得到BOC-甘氨酸（BOC-Gly），再将所得BOC-Gly与FDM酯化，最后脱除BOC得到甘氨酸2,5-呋喃二甲醇酯（GFE）。另外，以FDCA作为生物质原料，将其与氨水反应得到2,5-呋喃二甲酰胺（FDA），再通过霍夫曼重排得到2,5-二氨基呋喃（DAF）。 （3）生物质二酐逐步替代石油基二酐，并与PPD聚合得到一系列不同二酐配比的PI膜。通过性能的对比，发现当二者嵌段共聚时可提高PI的热稳定性和拉伸强度等性能。并且，当生物质二酐投入比例为60%时，PI性能达到最佳，其热分解温度接近600℃，热膨胀系数为26.41ppm/K，玻璃化转变温度373.92℃，拉伸强度超过120MPa，介电常数值3.36，介电损耗值0.0155，24h吸水率约为0.6%。生物质二胺中目前可用的为DAF，将其以15%投入比例掺入PPD与BPDA体系进行嵌段共聚时，其性能保持良好，热分解温度为580℃左右，热膨胀系数28.76ppm/K，玻璃化转变温度356.34℃，拉伸强度108MPa，介电常数值3.31，介电损耗值0.0113，24h吸水率约为0.8%。
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