三(氨基苯基)倍半硅氧烷交联剂增强聚酰亚胺气凝胶的疏水性与低介电性能研究

本文创新性合成三(氨基苯基)倍半硅氧烷（OAPS-3）交联剂，通过溶胶-凝胶和冷冻干燥法制备的聚酰亚胺（PI）气凝胶具有122°水接触角、2.49介电常数、88.00 J·g-1比模量等优异性能。该研究解决了传统八氨基OAPS交联剂因高活性位点导致的过度交联和疏水性差（85-90°）问题，为通信领域轻量化天线材料开发提供了新策略。

　　

Highlight

本研究首次合成三(氨基苯基)倍半硅氧烷（OAPS-3）交联剂，通过水解缩合-硝化-还原三步反应精准控制活性位点。相较于传统八氨基OAPS，其三个氨基基团有效平衡交联密度与疏水性，使聚酰亚胺（PI）气凝胶水接触角突破122°，介电常数低至2.49，比模量达88.00 J·g^-1。

Materials

实验采用4,4′-二氨基二苯醚（ODPA）、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯（1,3,4-APB）等原料，通过化学亚胺化结合冷冻干燥工艺。特别引入正硅酸乙酯（TEOS）在非中性环境下水解，形成协同增强网络，最终获得介电常数1.72的超低介电材料。

Structure and characterization

傅里叶红外光谱（FTIR）显示1093 cm^-1处Si-O-Si特征峰，739 cm^-1单取代苯环δ=CH振动峰。核磁共振（²⁹Si NMR）证实笼型结构，热重分析（TGA）显示800℃残炭率＞50%，证明其卓越热稳定性。

Conclusion

OAPS-3交联的PI气凝胶兼具"刚柔并济"特性：刚性Si-O-Si骨架提供机械强度（抗压2.72 MPa），柔性苯环降低表面能。该策略无需含氟基团即实现超疏水，为5G通信轻量化天线基材开发开辟新途径。