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摘 要

聚酰亚胺泡沫具有优异的性能，例如优良的阻燃性能，化学稳定性好，密度低等。高性能的聚酰亚胺在航空航天，电子电器等领域有着广泛的应用。本文以PMDA和ODA为原料合成PAA，然后向PAA中加入三乙胺生成PAS，经冷冻干燥和高温热亚胺化后，可以得到产物聚酰亚胺泡沫。通过扫描电镜观察到实验生成的聚酰亚胺泡沫均具有明显的开孔结构。测量计算后发现所制得的聚酰亚胺泡沫密度较轻，孔隙率较高，玻璃化温度在320℃左右，其耐热性能良好。

通过用多功能热导仪测量聚酰亚胺泡沫的导热系数，并研究了PAS溶液浓度的不同对所制得的聚酰亚胺泡沫的导热系数。研究结果表明：PAS溶液浓度为45%时，聚酰亚胺泡沫的导热系数为0.1095W·m^-1·K^-1。当PAS溶液浓度为15%时，聚酰亚胺泡沫的导热系数最小为0.085W·m^-1·K^-1。

关键词：聚酰亚胺 泡沫材料 低导热 冷冻干燥法

The preparation of low conductivity factor polyimide

ABSTRACT

Polyimide foams have excellent performance ,including excellent flame resistance , good chemical stability and low density. High performance polyimides are widely used in aerospace, electronics and electrical appliances. In this paper, PAA was synthesized from PMDA and ODA, and then PAS was added to PAA by adding triethylamine to PAA. After freeze drying and high-temperature imidization, can obtain the product of polyimide foam. It was observed by scanning electron microscopy that the polyimide foams produced by the experiment had obvious pore structure. The calculated results show that the obtained polyimide foam is lighter in density, the porosity is higher, the glass transition temperature is about 320 ℃, and its heat resistance is good.

The thermal conductivity of polyimide foam was measured by a multifunctional thermal conductivity instrument,and the thermal conductivity of the polyimide foam was studied with different concentration of PAS solution.The results show that when the concentration of PAS solution is 45%,the thermal conductivity of polyimide foam is 0.1095W. M^-1. K^-1.When the concentration of PAS solution is 15%,the thermal conductivity of polyimide foam is the smallest,which is 0.085W. M^-1. K^-1.

Key Words: Polyimide; Foam material; Low thermal conductivity；Freeze-drying

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 4

1.1 导热概述 4

1.1.1热导率 4

1.1.2低导热系数材料的简介 4

1.2 聚酰亚胺简介 5

1.2.1聚酰亚胺概述 5

1.2.2 聚酰亚胺的分类 6

1.2.3 聚酰亚胺的性能 6

1.2.4 聚酰亚胺的合成 7

1.2.5聚酰亚胺的研究现状和发展 8

1.3导热机理 10

1.4聚酰亚胺泡沫导热性能的影响因素 10

1.4.1材料种类 10

1.4.2工作温度 10

1.4.3比热容 11

1.5聚酰亚胺泡沫 11

1.5.1聚酰亚胺泡沫材料 11

1.5.2闭膜法及挤压法产聚酰亚胺泡沫的介绍 11

1.6本文的研究目的及意义 12

第二章 实验部分 14

2.1 实验原料及试剂 14

2.2 实验仪器 14

2.3 聚酰亚胺泡沫的制备 15

2.4聚酰亚胺泡沫的性能测试 15

第三章 实验结果与讨论 17

3.1 聚酰亚胺泡沫的红外分析 17

3.2 聚酰亚胺泡沫的SEM表征 18

3.3 聚酰亚胺泡沫的密度及孔隙率的表征 18

3.4聚酰亚胺泡沫的导热分析 19

3.5聚酰亚胺泡沫的DSC分析 20

第四章 结论 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 文献综述

1.1 导热概述

1.1.1热导率

热导率（thermalconductivity），又称“导热系数”，它描述了物质的导热能力的大小，我们常常用符号λ或K表示，国际单位W·m^-1·K^-1。 热导率描述了一摄氏度每米为温度梯度时，物质材料内部产生的热流密度。

不同相态分子间距的不同导致了不同相态的物质存在导热差异。通常情况下，固体的导热性能最好，液体的导热能力居中，气体的导热性能最差。

物质内部的传热主要通过分子、电子、声子和光子来完成^[1]。同一物质可能存在多种导热形式，但一般来讲，总存在一种导热方式占重要的导热比重。由光子作为主要热载体的情形，一般只出现在拥有很高温度的透明体。金属大多数按类别分也是晶体，晶体本身的结构特点或其他的振动也在一定程度上辅助了金属导热。纯金属的热传导机理主要是通过电子传导，例如镍作为导热系数比较低的金属物质，电子占其导热系数的比重也有百分之九十之多，更不用说像铜、银以及铝一类导热系数这样很高的金属了。但有一类特殊情况，那就是绝大多数的高分子聚合物材料，它们的主要结构是不对称极性链节。作为晶态或非晶态的材料，它们只在原子、基团或链节处细微振动（分子链被限制，只能在一定范围内移动），这大大阻碍了热量的传导，所以，聚合物的导热系数是一般较低，但这也使它们成为保温绝热材料的首选。

当然，物质导热时的途径往往不是唯一的，可能同时存在两种三种及更多传热途径，这时候我们通常把物质的导热性能人为地区分为显性导热性能和有效导热性能。物体表面温度也并不处处相同，这就给传热计算带来了麻烦，为了方便我们通常平均值。固体的热导率还要考虑材料自身结构、材料比热容大小以及含湿率等^[2]。我们生活中所说的绝热材料导热系数均在0.23W·m^-1·K^-1以下，而保温材料导热系数一般都在0.14W·m^-1·K^-1以下^[3]。

1.1.2低导热系数材料的简介

生活中的低导热系数材料数不胜数，我们常常用质地、工作温度、外形和构造四项来给它们分类。保温绝热材料因其优异的性能，低廉的制造成本，成熟的生产工艺，已经广泛应用于人们的生产生活中，我们走上路上几乎处处可以看见它们的身影，可以说保温绝热材料的发展使我们的社会发展进步了至少30年。保温材料中数量最庞大的便是高分子材料。

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