探究聚酰亚胺薄膜热形变及杂化研究

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1、南京工业大学硕士学位论文聚酰亚胺薄膜热形变及杂化研究姓名：朱梦冰申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：黄培20080621硕士学位论文摘要舢

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12、删Y2084269聚酰亚胺(PI)薄膜作为高性能绝缘材料，以其优异的电气性能、机械性能、耐高温和耐辐射性能应用于航空航天工业、电子电气工业和信息产业等各个领域。然而在制造和处理的过程中，聚酰亚胺薄膜较高的热膨胀系数(0【)，使得产品中存在很大的内应力，影响了产品性能。为满足各领域对高性能化、

13、高功能化PI薄膜的需求，国内外学者针对聚酰亚胺的改性研究开展了大量工作。近十年来，有机一无机杂化材料在提高材料的耐热性、力学性能及尺寸稳定性方面均表现出潜在的优势，同时Si02具有低吸水率、低热膨胀系数的特性，因此，制备聚酰亚胺／二氧化硅杂化材料不失为进一步提高PI热稳定性的有效手段。本论文建立了测试薄膜热膨胀系数的方法，研究薄膜的热形变行为，通过溶胶．凝胶法在PI基体中引入Si02无机组分降低薄膜的0【，对杂化薄膜的结构、热性能、力学性能等进行了研究。论文建立了热机械分析仪(ⅢA)测量薄膜试样

14、仪的方法。在分析引起测量误差的基础上，通过参比铜箔对仪器进行了校正，获得n嗄A的修正参数。经过多次实验，此方法获得的修正参数能较好的对薄膜试样的测量结果进行校正，精确得到0c数据，操作简单，重复性好，适用于聚合物、金属等不同种类薄膜的测定。采用眦考查了以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4，4’．二氨基二苯醚(ODA)为单体的聚酰亚胺(PI)薄膜的热形变行为，对聚酰亚胺薄膜的亚胺化程度、玻璃化温度(Tg)进行了研究，并与红外光谱(FTIR．An己)、差示扫描量热(DSC)测试结果进行对比。对于PMDA

15、／oDA体系的PI薄膜，不同的热亚胺化温度的薄膜在进一步升温热处理过程中二次亚胺化，表现为尺寸收缩，且收缩程度随着亚胺化温度的提高而减小，当热亚胺化温度高于320℃，收缩峰接近消失，聚合反应完全；与红外相比，TMA能更加方便的定性亚胺化程度的高低，测得完全亚胺化PI的T9374．3℃。PI薄膜经眦循环升降温扫描后发现，热处理能降低制膜过程中的热应力，消除热历史后，薄膜的0【增大，热循环次数对0c影响小。采用PMDA和ODA为聚酰亚胺单体原料，通过溶胶．凝胶共混和溶胶．凝胶原位两种制备方法在PI基

16、体中掺入si02粒子，通过扫描电镜(sEM)、衰减全摘要反射红外光谱(朋汛)表征发现两种加料方式均有效地引入Si02粒子，n舱测试表明杂化聚酰亚胺体系的0c降低，当Si02含量为20％(坝)时，薄膜仪降至为1．91×lO。5K．1，力学性能提高，但杂化未明显提高薄膜的耐热性。与原位法相比，共混法可以很好的控制Si02的掺杂量，a小，薄膜的热稳定性好，拉伸强度大，但薄膜中Si02粒径较大。采用不同陈化时间的酸催化硅溶胶制备Si02含量一定的聚酰亚胺／二氧化硅杂化薄膜。SEM观察发现随着硅溶胶陈化时

17、间的延长，杂化薄膜中的Si02颗粒由棒状颗粒长大到球体，并逐渐交联、变形；薄膜的光学透明性降低；TMA测得热膨胀系数逐渐减小，力学性能表明拉伸强度先增大后减小。当Si02粒径小于l岫且均匀分布在基体中时，薄膜综合性能最优。综上所述，本文采用参比铜箔对眦进行校正，建立了眦测试薄膜0【的方法，并通过热形变曲线对PI薄膜的亚胺化程度、玻璃化温度进行了有效分析，对生产、加工及应用有着重要的指导作用。采用溶胶一凝胶法制备低0【的PI杂化薄膜，研究了不同加料方式对产物性能的影响。关键词：聚酰亚胺热膨胀系数熟

18、形变杂化溶胶一凝胶n硕士学位论文ABSTRACTPolyimide(PI)arewcllknowninSula．cionmaterialfortheiroutstaIldingpropeniesiIlteImsoftllenIlal一0Xidative鼬ili饥electricalaJldmechallicalpropertiesaIldgoodresistallcet0solVemsaIldradiation．Theyare、ⅣidelyusediIlⅡleindustriessuch嬲∞ro

19、SpaCe，automobile，electricaIldco蛐mlIlicationindustriesetc．．HoweVer，hi曲coe伍ci饥toftllemaleXpallSionofPIfilIIlsleadst0greatiImer妣ssofproductSduringmanufactu】汜锄dprocessingWIlichiIlfluencedt11eproductSapplication．A莎eatmall：yresearchershavebeenc丽ed0ut，domes