探究聚酰胺酸薄膜亚胺化动力学研究

《探究聚酰胺酸薄膜亚胺化动力学研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、南京工业大学硕士学位论文聚酰胺酸薄膜亚胺化动力学研究姓名：王少峰申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：黄培20080605硕士学位论文摘要近年来聚酰亚胺(PI)以其优异的机械性能、电性能、辐射性能和耐热性能等越来越受到人们的重视，在航空航天、电气、电气、通讯和汽车等行业得到广泛的应用。目前，PI的制备通常采用二步法：二胺与二酐在室温、有机溶剂中缩聚制得预聚体聚酰胺酸(PAA)溶液，再经过热亚胺化或化学亚胺化制备得到PI，其中热亚胺化工艺相对简单。研究结果表明，PI的热处理过程对其性能有着显著的影响。如在微电子领域中，器件表面的形状多种多样，若热处理不当，薄膜将发生

2、降解或出现裂纹，致使薄膜的性能下降、指标分散等。另外，聚酰胺酸的分子量分布等因素也将影响最终产品聚酰亚胺的综合性能。因此开展聚酰胺酸热亚胺化和化学亚胺化动力学的研究，有着重要的实用意义。以均苯四甲酸二酐(PMDA)和实验室自制二胺(D√蝴I)为单体，采用两步法合成PAA溶液，分别经热亚胺化和化学亚胺化过程制备了两种PI薄膜，FT-IR分析表明两种亚胺化过程制备的PI薄膜均已完全亚胺化。采用凝胶色谱仪(GPC)分析得PAA的重均分子量为7．63x104，采用差示扫描量热仪(DSC)和热失重分析仪(TGA)对薄膜热性能分析，结果表明化学亚胺化的PI薄膜耐热性略高于热亚胺化

3、的PI薄膜。对薄膜进行拉伸性能测试，结果表明化学亚胺化的PI薄膜弹性模量较高，而热亚胺化的聚酰亚胺薄膜的断裂伸长率较高，两者拉伸强度接近。以二酐(PMDA)与二胺(ODA)为单体，聚合得到表观粘度为1800mPa·s的聚酰胺酸(PAA)溶液。通过衰减全发射红外光谱(ATR—FTIR)对聚酰胺酸凝胶膜表面亚胺化动力学进行了研究。随着热处理时间和温度的增加，聚酰胺酸薄膜的亚胺化程度不断增大。聚酰胺酸在亚胺化过程中存在前期快速和后期慢速两个阶段，即发生了“动力学中断”现象。由于溶剂的增塑效应，薄膜下表面的亚胺化程度要高于上表面，并且随着时间和温度的增加，上下表面的亚胺化程度

4、逐渐趋近。采用两步、一级动力学模型对实验数据点进行关联，得到了相关的动力学参数。以二酐(PMDA)与二胺(ODA)为单体，聚合得到了圃含量为10％的聚酰胺酸溶液。以乙酸酐和吡啶分别作为作为脱水剂和催化剂对聚酰胺酸薄膜进行化学环摘要化，通过衰减全反射红外光谱对其亚胺化过程进行研究。初期聚酰胺酸快速、平行地转化为聚酰亚胺和聚异酰亚胺，当聚酰胺酸完全消耗掉后，聚酰亚胺和聚异酰亚胺的含量在一定时间内保持不变，之后聚异酰亚胺缓慢地转化为聚酰亚胺。乙酸酐和吡啶浓度的增加都会加快其反应速率，且乙酸酐的浓度对第一阶段反应速率的影响更大。以一级动力学模型对两个阶段分别进行拟合，得到了不

5、同的吡啶、乙酸酐浓度下的表观速率常数。关键词：聚酰亚胺聚酰胺酸热亚胺化化学亚胺化动力学IIABSTRACTP01)，imidesare觚import龇class“hi曲．perfonnaIlcepoIymerSusedinsuchapplicatioIls邪2Lircra

6、乇，automobile，electric，colluIluIlicationfieldsandsoonduetotheirm破edt11e肌aJ—s讪ili吼excellentmech疵cal，electricala11dradlatlon-reslstallcepropenies．111e7rw

7、o·stepmethodis研delyusedformesynthesisofpolyimides．ItinvolVesreaCtingadianhy“deaIlddi锄ineatambientconditioninadipolarsolVentt0yieldthecorrespondingpolyamicacid，Whichist11encyclizedintome丘naJpolyimidebytIletllemalorchemicmimidization．T11etllennalimidizationisrelativelysimple．However，S0mer

8、ese撒hindicatedtIlattheperfo肋锄cesoftllepolyimidesgreatlyd印end0ntlleircu—ngcondition．Forex锄ple，thesurfilcesofthepartsinthemlcroelec们nicareaSare砌ltiplicate．1hedecompositionaJldcrackle研lltakeplace，leadingt0medo、Ⅵl仃endofthepe而m1觚cesoftllepolyimidesift11epoly啪icacidfilmsarcnotcuredco