引入不对称结构对聚酰亚胺模塑料加工性能的改善.pdf

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1、第30卷第2期应用化学V01．3OIss．22013年2月CHINESEJOURNAL0FAPPLIEDCHEMISTRYFeb．2013I5研究简报l5(曼写写引入不对称结构对聚酰亚胺模塑料加工性能的改善朱丹阳。王瑛张春华“吴作林。韩宝春。杨正华(。中国科学院长春应用化学研究所长春130022；陕西宝成航空仪表有限责任公司宝鸡721006)摘要采用联苯四酸二酐(BPDA)与4，4'-二胺基二苯醚(4，4'-ODA)和3，4'-二胺基二苯醚(3，4'-ODA)聚合后，经亚胺化，制备了一系列二胺不同配比的高强度易加工的聚酰亚胺模塑料。并对其流变

2、性能、力学性能及热学性能进行测试。结果表明，随着3，4'-ODA含量的增加模塑料的冲击强度没有大的改变，而流变性能随3，4'-ODA含量的增加而提高，(3，4t_ODA)在50％时，玻璃化转变温度为275℃，材料的冲击强度为141kJ／m。模压压力为20MPa时加工性能优异。关键词联苯二酐，二氨基二苯醚，聚酰亚胺，模塑料，流变性能中图分类号：0633文献标识码：A文章编号：1000-0518(2013)02-0239-03DOI：lO．3724／SP．J．1095．2013．2015l航空、航天科技领域对可耐高温、高强、轻质结构聚合物材料的需

3、求日益增多。在这类聚合物中聚酰亚胺(PI)在耐热性、机械性能、电性能、耐腐蚀和耐辐射性能方面具有其它材料无法比拟的优势，近年来被广泛应用于航空、航天、微电子、电气、电工及机械等领域。聚酰亚胺品种繁多、结构多样。目前，由聚酰亚胺所制备的材料有薄膜、泡沫、纤维、光敏材料和模塑料等等，可满足多方面的不同需要J。但目前商品化的聚酰亚胺模塑料皆为对称结构，其熔体黏度和成型压力均很大。对于内部带有嵌件和导线的模压件，适度的熔体黏度尤为重要。一般嵌件厚度在l0m左右，承压能力差，如果模压材料没有良好的流动性，在成型压力下嵌件易变形甚至断裂；同时带有嵌件的模

4、压件内部一般均分布有导线，模具必然留有导线出口。如果熔体黏度过小模压料会大量溢出，导致压件内部留有气泡和表面出现缩坑。且导线的绝缘层不能耐很高的温度，因此，不能简单依靠提高成型温度来提高模塑料的流动性。本文通过在3，3，4，4一联苯四甲酸二酐(BP—DA)与4，4一二胺基二苯醚(4，4'-ODA)体系中引入不对称单体3，4．二胺基二苯醚(3，4'-ODA)得到一种具有非对称结构的聚酰亚胺，从而降低了聚合物的熔体黏度，显著提高了聚合物的流动性，且材料依然保持良好的耐热性能。图1为3，4'-ODA不同质量分数的聚酰亚胺模塑料的流变性能。从图1可见

5、，曲线0的熔体黏度随着温度的升高反而升高，即流动性随温度的提高Temperature／。C而降低。这一方面是由于4，4'-ODA与BPDA均聚图1熔体黏度随3，4'-ODA含量的变化聚酰亚胺分子链具有超强的对称性和重复单元规整Fig．1Changeofmeltviscositywithincreasingcontent性，分子间具有很强的作用力导致其难以熔融；另一of3，4'-ODA方面是聚合物在高温环境中易交联成部分网状结tlJ(3，4'-ODA)／％：Ⅱ．0；b．20；c．50；d．80；e．100构，导致随着温度的升高聚合物的熔体黏度反

6、而增2012-04．13收稿，2012-07-04修回吉林省科技发展计划项目(20106022)通讯联系人：杨正华，研究员；Tel：0431~5262272；E-mail：zhhyang@ciac．jI_on；研究方向：高性能聚酰亚胺材料应用化学第30卷大。曲线6的熔体黏度在385℃以下时随温度升高而增大，但超过390oC后熔体黏度明显下降，说明(3，4'-ODA)为20％时，对分子链规整性的影响小，在385oC前依然表现出均聚物的性质。曲线c的熔体黏度随温度升高平缓下降，说明W(3，4'-ODA)为50％时充分破坏了聚合物链的规整性和对称性

7、，有效地降低了分子间的作用力，熔体黏度随温度升高而逐渐下降，即流动性有所增加。继续提高3，4．ODA的含量，聚合物的熔体黏度随温度的升高大幅度降低。这说明当W(3，4'-ODA)超过50％时，不对称结构的特性在聚合物中占主导地位。表1中给出了5种3，4'-ODA含量的聚酰亚胺模塑料在365℃下的熔体黏度和成型压力，其中3，4'-ODA含量在20％以下时的材料熔体黏度过大，流动性过差，必须提高压力方可模压成型，且组件中的嵌件存在不同程度的破损或变形，部分组件的导线被挤压出组件表面；而当3，4'-ODA含量超过80％后，材料的熔体黏度过小，在模压

8、过程中有大量熔体从接线口溢出导致压力不足，成型后组件内部留有气泡，影响组件的强度，破坏了组件的平整度，无法得到合格组件。3，4'-ODA为50％的模塑料，在365o