透明聚酰胺-酰亚胺及其复合材料的制备与性能研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhanggh20060363
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
聚酰亚胺(PI)综合性能较为突出,具有优异的耐高温、耐低温、力学性能、耐溶剂性、阻燃性和较好介电性能,因此被广泛应用于制备电子器件。然而,传统芳香族PI由于二胺和二酐单体分子间易形成电子转移络合物(CTC)作用,从而导致PI薄膜颜色较深,透光率较低,与此同时,分子内刚性结构易导致其不熔不溶。随着光电行业的发展,对PI的耐热性、透光率和机械性能又有了更高的要求。传统PI已不能满足加工和使用需求。与PI相比,聚酰胺-酰亚胺(PAI)兼具PI和聚酰胺的优良性能,即具有良好的热稳定性、突出的机械性能、较低的热膨胀系数、优异的耐辐射性和耐腐蚀性,成为柔性电子器件的首选基底。但PAI的耐热性和透光率之间具有一定的冲突,很难同时满足加工要求,这限制了其在柔性电子设备方面的应用。基于此,本文合成了一系列具有高透光率、高耐热性和优秀力学性能的PAI薄膜,并对其各项性能做了详细表征与分析,主要工作内容包括以下三个方面:(1)PAI同时含有酰胺键和酰亚胺基团,与PI相比,分子内含有酰胺键,可在分子内形成氢键,使得其具有较好的机械性能和较高的玻璃化转变温度,综合性能较为突出。首先合成了含双酰胺键的二胺单体N,N’-双(4-氨基苯基)对苯二甲酰胺(APTA)。再以APTA为二胺单体,六氟二酐(6FDA)、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)和4,4’-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)为二酐单体,经过两步法合成三种APTA系列PAI薄膜。作为对比,又以含单酰胺键的4,4二氨基苯酰替苯胺(DABA)为二胺单体,6FDA、BPDA和ODPA为二酐单体,制备了三种DABA系列的PAI薄膜。结果表明,二酐单体为6FDA的PAI表现出较好的透光性。APTA系列PAI的玻璃化转变温度明显高于DABA系列的PAI薄膜。在所有PAI薄膜中,APTA-6FDA薄膜具有优秀的综合性能,其玻璃化转变温度高达354.1℃,550 nm处透光率为81.41%,拉伸强度为142.51 MPa。(2)三氟甲基和脂环结构都可以破坏PAI分子链的共轭结构,降低分子密度,能够有效抑制分子间或分子内电子转移络合物(CTC)的形成,增大自由体积,从而提高PAI的透光性和溶解性。首先设计并合成了具有脂环结构和酰胺基团的二胺单体N,N’-(环己烷-1,4-二基)双(4-氨基苯甲酰胺)(NCHABA)。将NCHABA与含三氟甲基的2,2’-二(三氟甲基)二氨基联苯(TFDB)以不同比例混合,作为二胺单体,以6FDA为二酐单体,合成了四种不同TFDB含量的NCHABA系列共聚型PAI薄膜。作为对比,又将APTA与TFDB按不同比例混合作为二胺单体,以6FDA为二酐单体,合成了四种不同TFDB含量的APTA系列共聚型PAI薄膜。所有共聚型PAI薄膜都具有优秀的溶解性,常温下可溶于常见的有机溶剂。随着TFDB含量的增加,薄膜的透光率、5%热分解温度不断增加。NCHABA系列PAI薄膜的透光率高于APTA系列PAI薄膜,透光率最高分别达88.29%和87.21%。APTA系列PAI薄膜的热分解温度高于NCHABA系列PAI薄膜,5%热分解温度最高分别为516.3℃和473.0℃。(3)无机/有机聚合物复合材料可以将不同材料的优良性能集中起来,使得复合材料具有较好的综合性能。Si O2热膨胀系数较低,耐热性较好,在PAI中掺入纳米级Si O2可以同时提高PAI的耐热性及尺寸稳定性。将APTA、NCHABA分别与TFDB按照摩尔比1:4混合作为二胺单体,6FDA为二酐单体,KH550为偶联剂,正硅酸四乙酯为主要硅源,使用溶胶-凝胶法分别合成了APTA和NCHABA两种系列的PAI/Si O2复合薄膜。结果表明,随着Si O2含量的增加,复合薄膜的耐热性提高,5%热分解温度和玻璃化转变温度均增加。APTA和NCHABA系列复合薄膜5%热分解温度最高分别为525.5℃和497.3℃,玻璃化转变温度最高分别为336.7℃和315.6℃。
其他文献
CoCrFeNi高熵合金具有高的强塑性以及韧性,且适用温度区间宽,有望作为新型高性能金属材料,但其耐磨性能有待提升。本研究采用电弧熔炼技术制备了CoCrFeNi高熵合金以及碳掺杂的CoCrFeNi基高熵合金,并进行了均匀化热处理、锻造以及锻造+退火处理,改变合金微观组织。选定合理的试验参数后,探究了显微组织对CoCrFeNi高熵合金摩擦磨损性能的影响以及碳化物含量、形貌对碳掺杂CoCrFeNi基高
学位
在“碳达峰”和“碳中和”的大背景下,能源将持续从化石能源向太阳能、风能、水能、核能等新能源转型,而天然气在其中承担着桥梁作用。以天然气为燃料的燃气热水器在继“西气东输”、“煤改气”等工程后又会迎来新一轮的快速发展。燃气热水器使用过程中经常存在加热时间慢和水温不稳定等问题,这些问题会大大影响使用舒适度,而使用舒适度是目前燃气热水器产品的核心竞争力。温度控制作为燃气热水器使用舒适度的关键,如何提高系统
随着现代社会的发展,心脑血管疾病患病人数正在逐年上升,已发展成为了影响人类生活质量和生命健康的主要疾病之一。CT血管造影(CT angiography,CTA)检查以其简单、快捷、无创等特点开始在临床上得到广泛的应用和认可。特别是CTA技术在颈部血管成像方面的应用,在评估颈部血管狭窄程度及斑块性质等方面具备了独特的优势,目前已经成为临床诊断首选的检查方案。然而,常规CTA检查产生的高电离辐射及碘对
随着清洁能源发展,光伏发电已成为当今最重要的能源之一。世界各地均在大规模建设分布式光伏电站,光伏组件的质量、运维问题则显得尤为重要。隐裂作为一种典型的太阳能电池缺陷类型,其检测算法不仅对生产场景、还包括运维场景,都具有重要现实意义。尤其是针对多晶光伏组件的隐裂检测,由于其背景具有复杂的絮状物,易对隐裂检测产生干扰。本文基于合作单位提供的光伏组件图像数据,对隐裂检测问题进行了深入研究,本文的主要工作
西林瓶是一种常见的用于包装粉末状药剂的容器,在西林瓶的灌装生产流程中,易发生磕碰现象导致裂纹,斑点等缺陷,影响西林瓶内药品的品质。现阶段,国内拥有灌装西林瓶生产线的厂家,绝大多数还在使用人工检查的方法检测缺陷。因此西林瓶表面缺陷研究对于提高生产力和药品包装质量有重大意义。本研究围绕生产线灌装西林瓶的缺陷检测和分类展开,基于图像处理算法对西林瓶表面区域进行缺陷特征的提取和分类,研究主要的创新点和工作
可穿戴电化学传感器可以方便、快速的测量与疾病相关的生物分析物,在个性化医疗和临床诊断方面具有巨大的潜力。作为其最重要的组成部分,柔性电极的加工具有重要的意义。本文用一种简单并且低成本的方法加工柔性电极,并将其与自主设计的恒电位电路集成在一起构建了用于监测汗液中抗坏血酸含量的集成柔性传感平台。该平台成功实现了对溶液中抗坏血酸的监测,并且具有很好的检测灵敏度、选择性和稳定性。主要内容分为以下三个部分:
金属增材制造技术具有较强的异形结构成型能力以及较高的材料利用率等特点,在航空航天、医疗、汽车等领域得到广泛应用。由于金属增材制造成形过程比较复杂,在材料的熔化和凝固过程中存在较大的温度梯度,会对试件晶粒形态以及尺寸产生影响,而增材制件的晶粒尺寸直接影响制件的性能。通常,金属晶粒尺寸的检测大多采用破坏性的金相法,需要在断面上多个视场进行测量,检测周期较长,因此开发一种准确、高效、无损的检测手段具有重
以黑磷、硅烯为代表的四、五族单元素二维材料(即X-烯)因具有介于石墨烯和二维过渡金属硫化物之间的可调节带隙,愈发受到二维材料及器件研究者的关注。铋,作为第五主族最后一个元素,具有优异的电学性能、巨磁阻效应和量子自旋霍尔效应等独特的物理性质。理论预测,当铋的厚度小于30 nm(即二维铋)时会发生半金属向半导体的转变;同时,比表面积的增大将提高对表面电荷电位感应的灵敏度。因此,二维铋有望应用于场效应晶
21世纪微波通讯和雷达技术飞速发展,然而驻波的存在对微波通讯和雷达系统产生了较大的危害,不仅增大传输线的损耗,降低了能量的传输效率,在特殊情况下甚至还会损坏系统中的元器件。因此需要采用驻波计来检测微波通讯和雷达系统是否实现阻抗匹配。随着微波雷达和通讯等系统的快速发展,微波收发组件等模块的集成度在不断提高,对其自检测的测试将更加重要和频繁。而现有微波驻波计一般具有体积大、功耗高、集成度低等缺点,所以