聚酰胺酸薄膜亞胺化動力學研究.pdf

1、近年來聚酰亞胺(PI)以其優(yōu)異的機械性能、電性能、輻射性能和耐熱性能等越來越受到人們的重視，在航空航天、電氣、電氣、通訊和汽車等行業(yè)得到廣泛的應用。目前，PI的制備通常采用二步法：二胺與二酐在室溫、有機溶劑中縮聚制得預聚體聚酰胺酸(PAA)溶液，再經(jīng)過熱亞胺化或化學亞胺化制備得到PI，其中熱亞胺化工藝相對簡單。研究結(jié)果表明，PI的熱處理過程對其性能有著顯著的影響。如在微電子領域中，器件表面的形狀多種多樣，若熱處理不當，薄膜將發(fā)生降解或出

2、現(xiàn)裂紋，致使薄膜的性能下降、指標分散等。另外，聚酰胺酸的分子量分布等因素也將影響最終產(chǎn)品聚酰亞胺的綜合性能。因此開展聚酰胺酸熱亞胺化和化學亞胺化動力學的研究，有著重要的實用意義。
　　 以均苯四甲酸二酐(PMDA)和實驗室自制二胺(DAMI)為單體，采用兩步法合成PAA溶液，分別經(jīng)熱亞胺化和化學亞胺化過程制備了兩種PI薄膜，F(xiàn)T-IR分析表明兩種亞胺化過程制備的PI薄膜均已完全亞胺化。采用凝膠色譜儀(GPC)分析得PAA的重均分

3、子量為7.63×104，采用差示掃描量熱儀(DSC)和熱失重分析儀(TGA)對薄膜熱性能分析，結(jié)果表明化學亞胺化的PI薄膜耐熱性略高于熱亞胺化的PI薄膜。對薄膜進行拉伸性能測試，結(jié)果表明化學亞胺化的PI薄膜彈性模量較高，而熱亞胺化的聚酰亞胺薄膜的斷裂伸長率較高，兩者拉伸強度接近。
　　 以二酐(PMDA)與二胺(ODA)為單體，聚合得到表觀粘度為1800mPa·s的聚酰胺酸(PAA)溶液。通過衰減全發(fā)射紅外光譜(ATR-FTIR

4、)對聚酰胺酸凝膠膜表面亞胺化動力學進行了研究。隨著熱處理時間和溫度的增加，聚酰胺酸薄膜的亞胺化程度不斷增大。聚酰胺酸在亞胺化過程中存在前期快速和后期慢速兩個階段，即發(fā)生了“動力學中斷”現(xiàn)象。由于溶劑的增塑效應，薄膜下表面的亞胺化程度要高于上表面，并且隨著時間和溫度的增加，上下表面的亞胺化程度逐漸趨近。采用兩步、一級動力學模型對實驗數(shù)據(jù)點進行關聯(lián)，得到了相關的動力學參數(shù)。
　　 以二酐(PMDA)與二胺(ODA)為單體，聚合得到了

5、固含量為10％的聚酰胺酸溶液。以乙酸酐和吡啶分別作為作為脫水劑和催化劑對聚酰胺酸薄膜進行化學環(huán)化，通過衰減全反射紅外光譜對其亞胺化過程進行研究。初期聚酰胺酸快速、平行地轉(zhuǎn)化為聚酰亞胺和聚異酰亞胺，當聚酰胺酸完全消耗掉后，聚酰亞胺和聚異酰亞胺的含量在一定時間內(nèi)保持不變，之后聚異酰亞胺緩慢地轉(zhuǎn)化為聚酰亞胺。乙酸酐和吡啶濃度的增加都會加快其反應速率，且乙酸酐的濃度對第一階段反應速率的影響更大。以一級動力學模型對兩個階段分別進行擬合，得到了不同