新型聚酰亚胺及其复合材料的制备与性能研究
发布时间：2020-05-08 15:16
【摘要】：本文分别采用人工沸石和天然黑色素粒子作为聚酰亚胺(PI)的改性剂,研究其表面处理、添加量等因素对所制备的聚酰亚胺基复合材料机械性能、热性能、介电性能和紫外遮蔽等性能的影响规律。两种复合材料表现出良好的热性能、低介电性能以及紫外遮蔽性能,分别在微电子以及航空航天领域有着潜在的用途。同时,合成了可溶性含氟线型共聚聚酰亚胺和含氟超支化聚酰亚胺,增加了 PI溶解性,为上述PI复合材料的制备打下了基础。具体工作如下所述:(1)成功地制备了一系列的含氟无规共聚聚酰亚胺/氨基功能化的MEL50型沸石复合薄膜(co-FPI/MEL50-NH2),MEL50-NH2 的含量分别是 co-FPI 的 0,1,3,5,7wt%;其中,co-FPI是通过商品化单体BPADA、6FDA和ODA无规共聚制得,MEL50型沸石是通过水热法制得。结果显示,氨基功能化的MEL50型沸石的加入显著提高了复合薄膜的热性能和低介电性能,在3wt%MEL50-NH2含量时,达到最优值,此时薄膜的玻璃化转变温度和在N2中5%的失重温度分别为266 ℃和527 ℃,相对纯co-FPI膜的增幅分别为23 ℃和10℃,介电常数也从纯co-FPI膜的3.21下降到2.68。此工作提供了一种有效降低PI介电常数并提高其热性能的方法,使制备的PI复合膜更适用于微电子行业。(2)为了探究纯硅沸石(PSZN)和氨基改性的纯硅沸石(APSZN)的加入对不同分子链结构的PI的影响,成功地制备了一系列的PI膜、PI/PSZN共混膜和PI/APSZN复合膜,其中,PSZN是通过水热法合成,PI是通过商品化二胺ODA和三种摩尔比的混合二酐(BPADA/6FDA=3:1,1:1,1:3)无规共聚制得。表征结果显示,PSZN的加入极大地损害了 PI膜的机械以及热性能;相反,APSZN的加入却提升了 PI膜的拉伸强度、韧性以及热性能,并且PI/APSZN复合膜的介电常数明显下降,紫外遮蔽性能也得到了增强。其中,APSZN的加入对BPADA/6FDA为1:1的PI性能影响最为显著,相应的PI/APSZN复合膜表现出最大的增强增韧程度、最大介电常数减量以及最好的紫外遮蔽效率。再加上此膜具有较好的耐热性,使其在太空这种高温高强度紫外线环境下作为紫外遮蔽材料有潜在的应用。同时,此工作提供了一种具有可调控性能的复合材料的合成方法。(3)成功地制备了含氟共聚聚酰亚胺/氨基改性的乌贼黑色素(ASE)纳米复合材料。其中,PI是通过ODA、ODPA和6FDA三者无规共聚制得,并以酐基封端。探究了 ASE的加入对PI结构和性能的影响。PI与ASE通过共价键连接,并以ASE作为交联点形成网络结构。ASE的加入显著地提高了 PI的机械性能,最优的拉伸强度和断裂伸长率分别为79.7 MPa和85.42%,分别是纯PI膜的123%和606%;紫外-可见光透过、亚甲基蓝紫外光降解和紫外循环测试证明了,在低ASE含量时,PI/ASE纳米复合材料在可见光区透明性良好,并且由于PI基质和天然黑色素对紫外线的协同吸收而具有了突出的紫外遮蔽性能和寿命;此外,PI/ASE纳米复合材料还具备优异的热稳定性能,初始分解温度均大于500℃。这些性能使其在高温高强度紫外线环境下成为了潜在的紫外遮蔽材料。(4)通过亲核取代、苯环化以及催化加氢三步反应,合成了一种带有多个-CF3基团、长臂结构和柔性醚键的新型含氟超支化聚酰亚胺,1,3,5-三(4-(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯基)苯(TTFAPOPB),然后与三种商品化二酐缩聚制备得到了一系列不同封端的含氟超支化聚酰亚胺(FHBPIs)。FHBPIs膜表现出优秀的光学性能,在800nm波长处的透过率最高达到94.5%;在强紫外线照射50 min后,FHBPIs膜遮蔽的亚甲基蓝溶液只降解了 27%,而未用FHBPIs薄膜遮蔽的亚甲基蓝溶液在辐照30 min后即全部降解,表明了其良好的紫外遮蔽性能;同时,其热稳定性也非常优异,玻璃化转变温度在225-264℃的范围内,在氮气和空气气氛中10%热失重温度分别为520-555℃、509-541℃;FHBPIs膜也表现出较好的机械性能,其拉伸强度、模量和断裂伸长率依次为64.2-84.2 MPa、1.2-1.5Gpa和6-10%。此外,-CF3基团和超支化结构的引入使PI的溶解性能大幅增加,在常用普通溶剂NMP、DMF、DMAC等均能溶解,为PI的加工和功能化打下了基础;其介电常数为2.69-2.92,相对普通线型芳香族PI有所下降。因此,此FHBPIs有望成为潜在的介电和紫外遮蔽材料。
【图文】：
湖北大学博士学位论文中硅氧铝氧四面体都是相互连接，连续分布，不存在这种石骨架中存在很多不同的笼状结构，，再加上这些笼状结构了很多结构的沸石，比如ＳＯＤ、ＬＴＡ、ＦＡＵ、ＥＭＴ、ＮＡ、ＭＥＬ。沸石特殊的结构造就了其独特的功能，在吸附、工业催化用，目前还可作为多孔储氢材料和止血剂［１０４－１（）７］。逡逑然存在大量的天然沸石，但是这些沸石结构中存在大量的而无法使用。于是，人工沸石应运而生，通过简单的合成的多孔沸石，并且可以调控合成方法，得到功能性沸石，使。逡逑
更广阔的应用前景。逡逑Ｗ逡逑图１－１６沸石初级结构单元逡逑方钠职邋ＳＯＤＪ逡逑~栧义蠔保呤溴义贤迹保保贩惺唇峁剐纬墒疽馔煎义希保玻比斯し惺埘Ｑ前犯春喜牧系难芯垮义先斯し惺ǔＪ峭ü芗寥确ā⑺确ǖ确椒ㄖ票付桑⑶矣捎谄涔嬖虻目椎篮湾义希保跺义
本文编号：2654852
【图文】：
湖北大学博士学位论文中硅氧铝氧四面体都是相互连接，连续分布，不存在这种石骨架中存在很多不同的笼状结构，，再加上这些笼状结构了很多结构的沸石，比如ＳＯＤ、ＬＴＡ、ＦＡＵ、ＥＭＴ、ＮＡ、ＭＥＬ。沸石特殊的结构造就了其独特的功能，在吸附、工业催化用，目前还可作为多孔储氢材料和止血剂［１０４－１（）７］。逡逑然存在大量的天然沸石，但是这些沸石结构中存在大量的而无法使用。于是，人工沸石应运而生，通过简单的合成的多孔沸石，并且可以调控合成方法，得到功能性沸石，使。逡逑
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