聚酰亚胺是主链上含有酰亚胺环结构的聚合物,因其突出的耐高温性能、介电性能、尺寸稳定性及力学性能使其在航空航天领域、微电子领域、分离膜领域等领域得到了广泛的应用。尤其作为薄膜产品大量应用于电子、信息、计算机、LED等领域。具有更高弹性模量、更高透明度以及能进行热塑加工的聚酰亚胺薄膜是当前发展的主要方向。因此本文结合市场需求,探索开发满足企业生产的高性能聚酰亚胺薄膜产品工艺。(1)为满足工业应用对聚酰亚胺薄膜高模量的需求,首先对提高聚酰亚胺薄膜的模量进行了研究。分别从PI主链结构和无机刚性粒子改性两方面进行了尝试。主链结构选用了两种刚性单体—3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐(s-BPDA)和对苯二胺(PPD)分别替代部分二酐和二胺,考察其不同单体用量对PI薄膜性能的影响。在体系中引入无机刚性填料滑石粉,考察滑石粉含量,粒径,以及偶联剂表面改性等因素对PI薄膜各方面性能的影响。结果显示:(1)PPD能够显著提高PI薄膜的弹性模量,最佳工艺下能提升72.8%,其影响要远高于s-BPDA;(2)滑石粉也能够显著提高PI薄膜的弹性模量,滑石粉填充量越大,薄膜的弹性模量越高;工业生产过程中的机械拉伸作用能够进一步提高PI力学性能。综合而言,刚性结构单元的主链取代和无机刚性粒子的填充均能有效提高PI薄膜的刚性,该方案已通过产业化试生产,能够满足产业化生产需求,且所生产的产品的其他各项力学性能均能保持稳定。(2)随着LED及OLED产业的迅速发展,其对高性能聚合物薄膜产品也提出了更高的要求。但传统的芳香PI通常有淡黄色或深红色,限制了其在该领域的应用,因此本文对薄膜的透明性进行了改进研究。选用了含氟二胺-2,2’-双[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷(6FBAPP),和含氟二酐-2,2’-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐(6FDA)以及一种非共平面结构的二酐-双酚A型二醚二酐(BPADA)来取代传统PI(PMDA/ODA)中的部分二酐和二胺,以期制备浅色乃至无色透明的PI薄膜,以薄膜透光度和雾度为指标来评价所制得薄膜的透明性。结果显示:相同含量情况下,6FDA对薄膜透光率的影响要高于BPADA,且6FDA含量的升高不会导致薄膜雾度的升高;当6FBAPP和6FDA分别全部取代相应的二胺(ODA)和二酐(PMDA)时,6FDA/ODA体系PI的透光率要比PMDA/ODA体系提高约21.2%;而PMDA/6FBAPP体系仅提高约12.6%;在6FDA取代PMDA的基础上,再用6FBAPP取代ODA对薄膜透光率提升有限。(3)工程塑料产品是PI另一主要的应用,但因为传统PMDA/ODA结构的聚酰亚胺具有刚性的主链,分子链段柔顺性差,难熔融,不易加工。限制了其在批量化、个性化零件上的应用。因此本文在前述工作的基础上,在PMDA/ODA体系中引入商品化的柔性长链芳香族二胺单体—4,4’-双(3-氨基苯氧基)二苯甲酮(BABP),部分取代ODA制备PI薄膜,通过对薄膜力学性能、热性能及熔融加工性能等的考察,寻求制备综合性能优异的可熔融加工热塑性聚酰亚胺(TPI)的有效途径。宏观热拉伸结果及动态热机械性能表征结果均表明:BABP能有效改善PI的热塑塑性,当BABP含量50%时,薄膜在300℃就出现明显的热塑拉伸,DMA结果表明其玻璃化转变温度仍维持在较高的温度(290℃),它的弹性模量和拉伸强度相较于纯PI,下降不是很明显。上述结果表明,本文采用共聚的方法是制备综合性能优良TPI的有效途径。