含氟聚酰胺酸亞胺化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)是一種具有優(yōu)良耐熱性、耐化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)性能和電性能的高分子材料，廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、汽車等高新技術(shù)領(lǐng)域。但是，通用PI最大的缺點(diǎn)是難熔難溶，成型加工性差，從而阻礙了這一高性能材料的應(yīng)用。而含氟聚酰亞胺能溶于多種有機(jī)溶劑，具有較好的可加工性，透明性好，介電常數(shù)和吸水性均較低，因而成為具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和開發(fā)前景的一類高性能材料。其常用的合成方法是兩步法，其中第二步脫水亞胺化過程對(duì)材料的性能影響非常顯著。因此，研究亞胺

2、化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，設(shè)計(jì)最佳的反應(yīng)工藝條件，指導(dǎo)生產(chǎn)提高聚酰亞胺產(chǎn)品的質(zhì)量水平，將具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，架起了從理論到實(shí)踐應(yīng)用的橋梁。 針對(duì)上述背景，本研究首先制備了含氟聚酰胺酸薄膜(ODA/6FDA)，采用紅外光譜法對(duì)亞胺化過程進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明：隨著亞胺化的進(jìn)行，不同熱處理階段薄膜的酰胺酸特征吸收峰強(qiáng)度逐漸減小，酰亞胺特征吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，二者變化明顯且吻合良好。在整個(gè)亞胺化過程中，不同熱處理階段薄膜的韌性和分子量的變化趨勢(shì)是先下

3、降，后上升。為了得到具有較好機(jī)械性能的聚酰亞胺，150℃左右是應(yīng)當(dāng)避開的最終酰亞胺化溫度。 另外，本研究還制備了兩種含氟聚酰胺酸薄膜(ODA/6FDA,BAPP/6FDA)和一種通用聚酰胺酸薄膜(ODA/PMDA)，采用動(dòng)態(tài)熱重法研究了薄膜在連續(xù)升溫過程中的亞胺化反應(yīng)，并將含氟和通用酰胺酸的亞胺化反應(yīng)過程進(jìn)行對(duì)照比較。結(jié)果表明：三種聚酰胺酸薄膜的熱亞胺化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)遵循的函數(shù)都為21號(hào)，其積分形式g(α)=(1-α)-1-1。由K

4、AS法或迭代法求得的活化能比較可靠，得到的反應(yīng)活化能分別為139.67kJ/mol，94.52kJ/mol，81.93kJ/mol，由此可以看出，通用型聚酰胺酸由于分子鏈的剛性大，所以亞胺化反應(yīng)活化能高，反應(yīng)困難；而含氟聚酰胺酸分子鏈柔順性好，所以反應(yīng)活化能低，反應(yīng)容易。另外還得出相關(guān)的指前因子、動(dòng)力學(xué)模型方程和動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償效應(yīng)表達(dá)式，為聚酰亞胺工藝參數(shù)的選擇和工藝窗口的優(yōu)化提供了理論依據(jù)。本研究采用動(dòng)態(tài)TG法研究聚酰胺酸亞胺化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)