透光型聚酰亞胺的合成方法及其改性研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)是通過二酐和二胺先經(jīng)過縮聚反應(yīng)生成聚酰胺酸，然后經(jīng)酰亞胺化過程而制得的一類高分子材料。其主鏈中含有非常穩(wěn)定的芳香族雜環(huán)結(jié)構(gòu)，使它與其它種類聚合物相比，具有耐輻射、耐磨、制品尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)耐熱性也更加突出。它作為一種性能卓越的聚合物材料在很多應(yīng)用領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
　　聚酰亞胺主鏈中通常具有酰亞胺環(huán)與苯環(huán)基團(tuán)，因而使其內(nèi)部有著較強(qiáng)的分子鏈間作用，造成分子鏈在內(nèi)部致密堆砌，存在如下不足：(1)由聚酰亞胺制成的薄

2、膜由于透明性差，實(shí)際應(yīng)用效果不佳；(2)生產(chǎn)原料價(jià)格昂貴，導(dǎo)致成本高昂；(3)加工性能較差。因此，面對(duì)上述存在的問題，綜合生產(chǎn)成本和工藝、性能等的考慮，最好的解決辦法是對(duì)聚酰亞胺進(jìn)行改性。
　　針對(duì)上述問題對(duì)聚酰亞胺進(jìn)行改性可以采用多種途徑，例如將具有所需功能的側(cè)基引入進(jìn)行改性來獲得某些所需性能，與無機(jī)填料共混復(fù)合改性，以及通過將特征結(jié)構(gòu)引入其分子主鏈中以進(jìn)行共聚改性等。但采用上述改性方法對(duì)聚酰亞胺進(jìn)行共聚或者功能化改性，由于原料

3、價(jià)格高昂及合成條件要求嚴(yán)苛等缺點(diǎn)，制約了其大范圍的應(yīng)用。與對(duì)聚酰亞胺進(jìn)行共聚、側(cè)基功能化改性以及研發(fā)新一代聚合物材料相比，用無機(jī)材料對(duì)其復(fù)合改性是一種經(jīng)濟(jì)同時(shí)卓有成效的方法。聚酰亞胺/無機(jī)復(fù)合材料可以同時(shí)具有無機(jī)物和有機(jī)高分子材料的優(yōu)勢(shì)，如把無機(jī)物較低的熱膨脹系數(shù)、耐熱以及高溫?zé)岱€(wěn)定性與有機(jī)材料優(yōu)良的韌性及可加工性等優(yōu)良特性擬合于同一材料中。尤其是無機(jī)物材料的粒徑達(dá)到納米級(jí)時(shí)，將大幅度改善材料的物理和化學(xué)性質(zhì)。因此，為了在保持聚酰亞胺高

4、耐熱性的條件下得到一種高透光率并且力學(xué)性能優(yōu)異的復(fù)合聚酰亞胺，本實(shí)驗(yàn)通過在預(yù)先制備的前驅(qū)體聚酰胺酸溶液中加入聚酰亞胺粉末，發(fā)生二次亞胺化反應(yīng)以制成復(fù)合聚酰亞胺，并對(duì)其添加氧化鋅包覆二氧化鈦顆粒來進(jìn)行改性。
　　納米TiO2具有突出的光學(xué)特性和耐熱性，可以提高基體材料的光學(xué)性能和耐熱性能，ZnO具有優(yōu)異的高溫?zé)岱€(wěn)定性和基體相容性。二者的復(fù)合粉體相對(duì)純ZnO或者TiO2而言，高溫?zé)岱€(wěn)定性和分散性有很大的提高。通過控制二者復(fù)合顆粒的粒徑

5、，同時(shí)在聚酰胺酸中加入不同添加量的PI粉末再次亞胺化以制備PI/PAA型聚酰亞胺可以提高基體的力學(xué)性能。
　　利用納米粒度儀、透射電子顯微鏡(TEM)和X射線衍射儀(XRD)對(duì)氧化鋅包覆二氧化鈦顆粒的粒徑大小和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；使用紫外可見光分光光度計(jì)(UV)、電子萬能試驗(yàn)機(jī)(UTM)和熱失重儀(TG)測試復(fù)合聚酰亞胺的透光率、力學(xué)性能和耐熱性；通過紅外光譜儀(FTIR)與掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)復(fù)合聚酰亞胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)、微觀形貌等進(jìn)

6、行分析，探索復(fù)合聚酰亞胺透光率和力學(xué)性能提高的機(jī)理。
　　結(jié)果表明：當(dāng)PI/PAA型聚酰亞胺中PI粉末的加入量由0.2％逐漸增大到0.5%時(shí)，其透光率呈逐漸增大的趨勢(shì)。當(dāng)PI粉末的加入量為0.4%時(shí)，PI/PAA型聚酰亞胺的透光性最好，透光率為62%；當(dāng)PI粉末的加入量由0.2%逐漸增大到0.5%時(shí)，其模量、拉伸強(qiáng)度以及斷裂伸長率均顯著提高，特別是當(dāng)PI加入量達(dá)到0.4%，0.5%時(shí)，拉伸強(qiáng)度及模量明顯比純PI大一個(gè)水平。綜合透光