PAA/PU合金制备多孔PI薄膜及结构与性能研究

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂, 在聚氨酯(PU)溶液中使均苯四酸二酐(PMDA)与4,4′-二氨基二苯醚(4,4′-ODA)缩聚成聚酰亚胺(PI)预聚体聚酰胺酸(PAA), 从而制成PAA/PU的混合溶液, 然后刮涂成膜, 经过热处理使得PAA亚胺化和PU降解, 制备多孔PI薄膜. 通过对薄膜进行红外光谱,热失重分析及透射电镜(TEM)观察, 结果表明, 最佳的PU热降解温度为360 ℃, PU降解后在PI基体中留下长条状纳米孔, 且孔径大小随聚氨酯含量的增加而增大. 通过对薄膜进行力学性能、 介电性能和吸水率研究, 结果表明, 随着体系中PU用量的增加, 热处理后的多孔PI薄膜的介电常数逐渐下降, 但拉伸强度降低, 吸水率上升.     

聚酰胺酸贮存稳定性

在不同溶剂中合成了一系列均苯二酐（PMDA）、联苯四酸二酐（BPDA）、二苯硫醚二酐（TDPA）、三苯二醚二酐（HQDPA）型和二苯醚二酐（ODPA）型聚酰胺酸（PAA）,由PMDA和二氨基二苯甲烷（MDA）或3,3′－二甲基－4,4′－二氨基二苯甲烷（DMMDA）在N－甲基吡咯烷酮（NMP）中合成的PAA在室温下呈凝胶态,而其它PAA在室温下均为透明溶液,考察了贮存湿温度、凝胶态、添加分子筛等条件对PAA贮存稳定性的影响,发现PAA凝胶的贮存稳定性优于PAA溶液,在PAA溶液中加入4A分子筛时,有利于其它贮存期的延长。     

单向拉伸聚酰亚胺薄膜

分别以聚酰胺酸法和部分酰亚胺化的“凝胶法”研究了均苯二酐/二苯醚二胺(PMDA/ODA)和联苯二酐/对苯二胺(BPDA/PPD)体系聚酰亚胺薄膜在制膜过程中对单向拉伸比的影响,研究了薄膜在热膨胀系数和力学性能方面的差别。结果表明,“凝胶法”薄膜可以有较高的拉伸比,可以使薄膜有较低的热膨胀系数(对于PMDA/ODA,由35.1×10-6/℃降低到12.5×10-6/℃),可以明显提高拉伸方向的强度和模量,PMDA/ODA可以分别达到236MPa和1.7GPa;BPDA/PPD可以分别达到613MPa和9.3GPa,但伸长率有所降低。     

微笔直写成型聚酰亚胺图形工艺研究

选用均苯四甲酸二酐(PMDA)、4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为单体,通过低温缩聚反应制备了PMDA-ODA型聚酰胺酸溶液,通过调节其黏度特性使之适合于微笔直写沉积工艺.采用微笔直写沉积PAA溶液和热亚胺化处理两步法制作出PI图形,并通过Au/PI微桥阵列结构实例显示了该工艺在MEMS聚合物牺牲层或结构层制造领域的应用潜力.     

含苯并咪唑单元可溶性聚酰亚胺的合成和性能

合成了一种刚性芳香二胺单体3,3',5,5'-四甲基-4,4'-二胺基苯基甲苯(BDAP),与6-氨基苯基-2-氨基苯并咪唑(BIA)组成混合二胺,分别与4种商品化的二酐单体(均苯四酸二酐(PMDA)、联苯四酸二酐(BPDA)、二苯酮四酸二酐(BTDA)和二苯醚四酸二酐(ODPA))一步法缩聚合成了一系列可溶性聚酰亚胺.采用FTIR,1H-NMR,UV-Vis,DMA和TGA等测试方法对所制备的聚酰亚胺进行了表征.结果表明,所制备的聚酰亚胺具有良好的溶解性能,能够在NMP和DMAc等常规溶剂中溶解;耐热性及力学性能优良,玻璃化转变温度超过410℃,分解温度在500℃以上.     

原位一步法制备BTDA/4,4′-ODA/4,4′-SDA 聚酰亚胺表面银化薄膜

采用原位一步自金属化的方法制备了具有反射性和导电性的表面银(Ag)化的聚酰亚胺(PI)薄膜,PI是由一种二酐(3,3′,4,4′-四羧基二苯酮酐,BTDA)和两种二胺(4,4′-二氨基二苯醚,4,4′-ODA与4,4′-二氨基二苯硫醚,4,4′-SDA)三元共聚而得,系统研究了4,4′-SDA的引入对薄膜性能及相态结构的影响.结果表明,4,4′-SDA的加入有助于银的还原和迁移,并利于薄膜导电性的提高,薄膜的反射率在两种二胺单体4,4′-ODA与4,4′-SDA的摩尔比为1比1时达到最佳.     

原位一步法制备BTDA/4,4′-ODA/4,4′-SDA聚酰亚胺表面银化薄膜

采用原位一步自金属化的方法制备了具有反射性和导电性的表面银(Ag)化的聚酰亚胺(PI)薄膜,PI是由一种二酐(3,3′,4,4′-四羧基二苯酮酐,BTDA)和两种二胺(4,4′-二氨基二苯醚,4,4′-ODA与4,4′-二氨基二苯硫醚,4,4′-SDA)三元共聚而得,系统研究了4,4′-SDA的引入对薄膜性能及相态结构的影响.结果表明,4,4′-SDA的加入有助于银的还原和迁移,并利于薄膜导电性的提高,薄膜的反射率在两种二胺单体4,4′-ODA与4,4′-SDA的摩尔比为1比1时达到最佳.     

牵伸倍率对联苯型聚酰亚胺纤维形貌、取向及性能的影响

均苯四甲酸二酐(PMDA)和联苯二酐(BPDA)与3,3′-二甲基联苯二胺(OTOL)共聚得到聚酰亚胺(PI)溶液,通过干喷-湿法纺制成纤维.利用扫描电镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)、纤维力学性能测试仪、动态力学分析仪(DMA)和热失重分析仪(TGA)等表征手段,研究不同牵伸倍率对联苯型聚酰亚胺纤维形貌结构、...     

含磷聚酰亚胺纤维的制备与性能

合成了一种含磷二胺单体, 二(4-胺基苯氧基)苯基膦氧(DAPOPO). 该单体与4,4'-二胺基二苯醚(ODA)、 均苯四酸二酐(PMDA)和3,3',4,4'-联苯四酸二酐(BPDA)共聚得到聚酰胺酸溶液, 通过干喷湿纺法纺丝得到聚酰胺酸纤维, 聚酰胺酸纤维经过热亚胺化和热牵伸得到含磷的聚酰亚胺纤维. 利用纤维强度仪、 扫描电子显微镜、 热失重分析仪和氧指数测定仪等研究了含磷聚酰亚胺纤维的力学性能、 形貌、 热稳定性能和阻燃性能. 结果表明, 随着含磷量的增加, 纤维的热稳定性明显提高, 而极限氧指数从35上升到了45, 说明纤维的阻燃性能得到很大提高.     

含磷聚酰亚胺纤维的制备及其力学与阻燃性能

采用廉价的三苯基氧膦和混酸合成了一种含磷二胺单体,二（3-氨基苯基）苯基膦氧(DAPPO)。在4,4′-二胺基二苯醚（ODA）、3,3′,4,4′-联苯四酸二酐（BPDA）和均苯四酸二酐（PMDA）聚合体系中引入该单体,制备含磷聚酰亚胺纤维。热失重分析（TGA）结果表明,聚酰亚胺纤维的热稳定性随含磷量的增加而明显提高。当n（DAPPO）：n（ODA）为7：93时,纤维的极限氧指数达到了43,说明纤维的阻燃性能显著提高。     

异构化对二苯醚二酐/二苯醚二胺聚酰亚胺结晶行为的影响

合成了一系列基于4,4-′ODPA,3,4-′ODPA以及3,3-′ODPA 3种异构二苯醚二酐单体的异构聚酰亚胺,以苯酐(PA)作为封端剂来控制分子量.用DSC和WAXD为主要手段研究了这几种异构聚酰亚胺的结晶行为.研究发现聚酰亚胺4,4-′ODPA/ODA(二苯醚二胺)在分子量较低的情况下能够在热处理,退火或剪切作用下结晶.并且升高热处理温度和延长热处理时间有利于结晶的完善,在玻璃化温度以上施加剪切能够加速聚酰亚胺的结晶.而对于其他的两种异构体3,4-′ODPA/ODA以及3,3-′ODPA/ODA无论是经过热处理还是施加外力剪切都未能使其结晶.     

4-苯乙炔基苯胺封端聚酰亚胺树脂的合成与性能研究

使用4-苯乙炔基苯胺(4-PEA)作为反应性封端剂,和3,3′,4,4′-二苯醚四酸二酐(ODPA),3,3′,4,4′-联苯四酸二酐(BPDA),1,4-双(4′-氨基-2′-三氟甲基苯氧基)苯(BTPB)和3,4′-二氨基二苯醚(3,4-′ODA)反应合成了系列4-苯乙炔基苯基封端的聚酰亚胺低聚物,对低聚物的化学结构、热性能和熔体粘度以及固化后树脂的热性能等进行了研究.实验结果表明,低聚物均具有一定的结晶性,含有ODPA的聚酰亚胺低聚物较之含有BPDA的低聚物具有更低的熔体粘度,且出现最低熔体粘度的温度更低;固化后的树脂表现出良好的热性能,含有BPDA的树脂具有更高的玻璃化转变温度;系列低聚物中二胺单体的比例对于低聚物的熔体粘度和固化后树脂的热稳定性有一定影响.     

3,5-二氨基苯甲酸-4′-联苯酯及含液晶侧链的聚酰亚胺的合成与表征

合成了含液晶基元侧基的二氨基化合物——— 3,5 二氨基苯甲酸 4′ 联苯酯 ,并以 3,3′ 4,4′ 二苯醚四羧酸二酐 (ODPA)、二氨基二苯醚 (ODA)为共聚单体 ,制备了具有液晶侧链原位复合自增强功能的新型聚酰亚胺 (PI)薄膜材料 .这种含液晶基元侧链的PI能溶解在极性非质子有机溶剂中 ,显示出良好的可加工性能 .由于液晶基元侧链的原位复合自增强作用 ,该类膜材料显示出良好的力学性能和热稳定性能在热台偏光显微镜下观察 ,该类聚合物在较高的温度区域内显示液晶行为 ,并呈现向列相织构     

耐超高温双酮酐型聚酰亚胺的合成及性能

以4,4'-对苯二甲酰二邻苯二甲酸酐(TDPA)为芳二酐单体,对苯二胺(PPD)为芳二胺单体,经低温溶液缩聚制得成膜性能优良的高相对分子质量聚酰胺酸(PAA),再经过热亚胺化制备双酮酐型聚酰亚胺(PI)薄膜。 采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)、热重分析仪(TGA)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)及力学性能等技术手段表征了聚酰亚胺膜的结构和性能,考察了不同亚胺化温度对合成的双酮酐型聚酰亚胺膜性能的影响。 结果表明,经程序升温至320 ℃能使PAA热亚胺化基本趋于完成。 PI薄膜为部分有序聚集态结构,玻璃化转变温度(T_g)为298 ℃,具有优异的热性能,热失重温度(T_5%)为523 ℃。 拉伸强度达到130 MPa,弹性模量为5.77 GPa。 PI薄膜紫外光透过截止波长为375 nm,在可见光区具有良好的透光性能及耐溶剂性能。     

高折射率高透明性半脂环聚酰亚胺的合成与性能

采用脂环二酐单体2,3,5-三羧基环戊烷基乙酸二酐(TCAAH)分别与两种含硫芳香族二胺单体,4,4′-双(4-氨基苯硫基)二苯硫醚(3SDA)与2,7-双(4-氨基苯硫基)噻蒽(APTT)通过两步法制备了两种半脂环聚酰亚胺(PI).制备的PI薄膜在可见光波长范围内(400~700 nm)具有优良的透明性,400 nm处的透过率超过85%.此外,该系列薄膜还具有良好的耐热稳定性,氮气中的起始热分解温度超过480℃,玻璃化转变温度超过250℃.PI薄膜在632.8 nm处的折射率大于1.68,双折射小于0.006.为了进一步提高PI薄膜的折射率,初步考察了PI前体溶液聚酰胺酸(PAA)与高折射率无机TiO2纳米粒子的复合工艺.结果表明,PI-TiO2薄膜同样具有良好的透明性,632.8 nm处的折射率达到1.76.     

三明治结构含铅聚酰亚胺材料的制备与辐射屏蔽性能研究

采用离子交换法合成了以化学方式键合铅离子的二胺单体4,4'-二氨基-1,1'-联二苯-2,2'-二磺酸铅BDSA(Pb),并与二胺单体4,4'-二氨基-二苯醚(ODA),二酐单体均苯四甲酸酐(PMDA)在溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中完成缩聚反应,通过改变2种二胺单体的摩尔比,采用热亚胺法和流延法逐层浇筑的工艺,制备出了一系列侧基键合铅离子的三明治结构的聚酰亚胺复合材料PI(Pb),试图解决传统物理共混方法制备的复合材料中易出现的铅元素分布不均匀、机械性能差的科学问题.实验结果表明:以纯PI为参照物,制备的PI(Pb)复合材料对~(241)Am(59.5 keV)、~(238)Pu(79.9、176.7 keV)等中低能γ射线具有很好的屏蔽效果,而且具备优良的耐辐照性能、优异的热稳定性能和良好的力学性能.     

反相非水乳液法制备聚酰亚胺微球

在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/Pluronic-F127、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)/液体石蜡(LP)反相非水乳液体系中,以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为单体合成聚酰胺酸(PAA),采用吡啶/乙酸酐脱水剂,对PAA化学酰亚胺化,并进一步热酰亚胺化,制得PI耐热微球.产物通过红外、热重、扫描电镜表征.结果表明,较高的固含量和良好的乳液分散性有利于PI微球的形成;反相非水乳液体系稳定的配比条件是,VDMF∶VLP为1∶4,MF127∶MSDBS为3:2,乳化剂用量为9 wt%;在此配比条件下,当固含量为20%,热酰亚胺化温度不高于330℃时,可制得分散良好、球形规整、高热稳定性的PI微球,其粒径约为10μm.     

短侧链可溶性聚酰亚胺的制备和表征

利用3种廉价易得的含短侧链(甲基或乙基)芳香族二胺单体分别与3,3′,4,4′-二苯甲醚四酸二酐(ODPA)进行溶液缩聚反应制备了聚酰胺酸,再在三乙胺催化、乙酸酐脱水作用下进行化学亚胺化反应,成功制备出聚酰亚胺(PI)。通过红外光谱(FT-IR)证明PI已经完全亚胺化。溶解性实验表明这3种PI具有优异的溶解性能,如:在极性非质子溶剂1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)乃至低沸点溶剂氯仿和四氢呋喃(THF)中都可以溶解。采用DSC、TG、频谱分析仪、交流耐压试验装置、电阻测量仪、万能电子拉力机等多种手段对PI薄膜进行了性能测试。结果表明这3种PI保持了优良的热性能、电性能、力学性能等。     

炭黑的“impurity-free”改性及其在聚酰亚胺薄膜中的分散特性研究

利用聚酰胺酸(PAA)在研磨过程形成炭黑(CB)的"impurity-free"分散剂制备纳米CB填充聚酰亚胺(PI)高性能复合薄膜.球磨CB和PAA/N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液的混合液,PAA在研磨过程中降解形成活性分子,原位生成与CB表面具有反应活性和强烈物理吸附能力的"impurity-free"分散剂.拉曼、红外以及紫外-可见光吸收光谱证实了降解PAA分子对CB的改性作用.经改性的CB与PAA溶液共混,涂覆固化制备PI/CB复合薄膜.TEM照片表明该分散剂可以显著促进CB粒子在PI基体中的均匀分散,分散粒径约为200nm.力学性能测试和导电性能测试表明PI/CB复合薄膜的断裂伸长率大幅提高,电阻率(ρ)重复性浮动范围从2个数量级降到1个数量级.进一步研究发现,研磨过程中添加高分子量PAA更有利于CB在PI基体中的均匀分散.     

可溶性共聚酰亚胺的合成与性能研究

以均苯四甲酸二酐(PMDA)为二酐单体,4,4′-亚甲基二(2-特丁基苯胺)(MBTBA)和对苯二胺(PDA)为二胺单体,经高温溶液缩聚合成了一系列可溶性共聚聚酰亚胺,采用IR、NMR、GPC、UV-Vis、TGA、DMA等测试方法对所得共聚酰亚胺进行了表征,并采用1H-NMR谱来确定其共聚组成,考察了两种二胺单体的不同摩尔配比对共聚酰亚胺溶解性、耐热性和透光性的影响.