热熔型聚酰亚胺薄膜的热封性能研究

《热熔型聚酰亚胺薄膜的热封性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、热熔型聚酰亚胺薄膜的热封性能研究第30卷第4期航天器环境工程2013年8月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING411倪洪江，宋海旺，刘金刚1，高鸿2，杨士勇111（1．中国科学院化学研究所高技术材料实验室，北京100190；2.中国空间技术研究院宇航物资保障事业部，北京100094）摘要：针对现有商用聚酰亚胺（PI）薄膜无法采用热熔工艺进行粘接的问题，采用异构化二酐单体、2,3,3',4'-二苯醚四酸二酐（a-ODPA）分别与7种芳香族二胺单体通过化学亚胺化工艺

2、制备了PI薄膜（PI-1～PI-7），系统研究了这些PI薄膜的结构与性能的关系。结果表明：a-ODPA的不对称结构赋予了PI薄膜良好的热塑性特征，使之可以采用热熔工艺进行粘接，薄膜间的热封强度最高可达660N/m；此外，制备的PI薄膜还具有良好的耐热性能与力学性能，5%失重的温度超过500℃，玻璃化转变温度超过230℃，薄膜拉伸强度超过89MPa。关键词：聚酰亚胺；热封性；异构化二酐；热性能；粘合强度—————————————————————————————————————————————————————

3、中图分类号：TB34文献标志码：A文章编号：1673-1379(2013)04-0411-06DOI:10.3969/j.issn.1673-1379.2013.04.0140引言聚酰亚胺（PI）薄膜以其优异的综合性能在航空航天领域中被广泛用作热控涂层、太阳电池阵列基板、大型柔性可展开机构以及抗空间辐照涂层等[1-3]。但现有的商用PI薄膜如Kapton?薄膜通常具有表面能低、表面活性基团少、不溶且不熔等特性，这些特性造成其无法采用热熔工艺实现与自身或其他基材间的粘附，从而限制了其在某些特殊领域中的应用。

4、为了实现Kapton?薄膜与自身或其他基材（如金属、陶瓷等）间的粘合，通常需要采用两种工艺：一是采用干法（等离子体）或湿法（碱性溶液）工艺对PI薄膜表面进行活化处理（但会；造成薄膜表面的破坏，从而影响其综合性能[4-6]）二是在PI薄膜表面涂覆粘附层，如用含氟树脂、丙烯酸酯或者环氧树脂等来实现粘接[7-8]。目前第二种工艺得到了广泛使用，代表性的商用产品有美国Dupont公司的Kapton?FN系列、Saint-Gobain公司的Norton?FluoroWrapFH系列等。但是，由于PI基体与粘附层间性

5、能的差异，造成该工艺存在薄膜界面相容性差、热膨胀系数不匹配等问题，这些问题亟需解决。鉴于上述问题，近年来具有热熔特性的PI薄————————————膜的开发得到了广泛的重视。普通型PI—————————————————————————————————————————————————————薄膜通常具有刚性共轭的分子结构，其分子间及分子内强烈的相互作用赋予了这类薄膜优良的耐热稳定性与力学性能，但同时也牺牲了其热熔特性。为了赋予PI薄膜良好的热熔特性，就需要降低PI分子链间以及分子链内部的相互作用。通常采用的

6、方法是在PI分子结构中引入柔性链节或间位结构来减弱分子链的共轭作用。20世纪90年代初，美国Dupont公司报道了一类热封性PI薄膜的制备工艺。该材料由含柔性醚键的二酐单体3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐（ODPA）与含柔性醚键的二胺单体、1,4-双（4-氨基苯氧基）苯反应而成[9]。大量的柔性基团赋予了这类材料良好的热熔特性，薄膜间可通过热熔工艺进行粘合。1994年，Dupont公司实现了这类材料的商业化（Kapton?KJ）。柔性基团的引入虽然可以降低PI分子链间的相互作用力并赋予其

7、热熔特性，但大量醚键的引入会降低PI的玻璃化转变温度（Tg）以及增加其热膨胀系数（CTE）。例如，Kapton?KJ薄膜的Tg仅为220℃，而CTE高达60?10-6/℃。为了在赋予PI薄膜良好热熔特性的同时保持其固有的高Tg等特性，人们开展了大量的探索研收稿日期：2013-05-20；修回日期：2013-07-26基金项目：国家自然科学基金项目（编号：51173188），男，博士研究生，从事空间用聚酰亚胺材料研究；E-mail:nhj@iccas.ac.cn。通信作者：作者简介：倪洪江（1987—）刘金

8、刚（1973—），男，博士学位，副研究员，主要从事空间用聚酰亚胺材料研究；E-mail:liujg@iccas.ac.cn。—————————————————————————————————————————————————————412航天器环境工程第30卷究。2003年，日本宇部公司报道了一种具有热封性的PI薄膜[10]，它由异构化联苯二酐、2,3,3',4'-联苯四酸二酐（a-BPDA）与1,3-双（4-氨