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摘 要

本文描述了抗静电聚酰亚胺薄膜梯度材料的制备与研究。聚酰亚胺Polyimide（简称PI）薄膜在诸多的共轭导电聚合物中,聚苯胺原料廉价易得、制备简单方便、电化学性能优异及化学稳定性好,被认为是最有可能在实际中得到应用的导电聚合物;并且在化学电源、电磁屏蔽、抗静电、电致变色材料、传感器、隐身材料等领域有着广阔的应用前景。所以本实验对PI薄膜进行了研究与制备，通过原位聚合法分别制备不同填料含量的聚酰胺酸溶液，将一定量的填料与NMP溶剂和ODA、PMDA，制备出PAA复合溶液一部分留着待用，将另一部分复合溶液流延。将待用部分亚胺化处理，得到聚酰亚胺复合薄膜。然后制备梯度材料，需要通过调节温度烘烤纯PI溶液浸涂在流延板上的薄膜，制得抗静电梯度材料。

关键词：聚酰亚胺 抗静电性 梯度材料 原位聚合法

Preparation and Research of the Antistatic Polyimide Film Gradient Materials

Abstract

This article describes the preparation and research of the antistatic polyimide film gradient materials. Polyimide Polyimide (PI) in many of the conjugated conducting polymers, polyaniline material cheap easy, simple preparation, electrochemical performance and chemical stability is good, is believed to be the most likely in the actual application of conductive polymers. And in the chemical power supply, electromagnetic shielding, antistatic, color materials, sensors, stealth materials, and other fields has a broad application prospect. So this experiment studied the PI film preparation, and through in situ polymerization, respectively, the preparation of polyamide acid solution of different filler content, will be a certain amount of filler and NMP solvent and ODA, PMDA, preparation of PAA composite solution part has to be used, will be another part of the compound solution flow.Will stay with some imide, polyimide composite film. Then the preparation of gradient material, need to adjust the baking temperature of pure PI solution leaching of thin film coated on the stretch film board, antistatic was graded materials.

Key words: Polyimide ; Antistatic ; Functionally graded materials ;

in–situ polymerization method

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 文献综述 1

1.1 聚酰亚胺 1

1.1.1 聚酰亚胺的概括 1

1.1.2 聚酰亚胺的优异性能 1

1.1.3 聚酰亚胺的应用 2

1.2 聚酰亚胺的发展现状 3

1.2.1 聚酰亚胺的国内发展现状 3

1.2.2 聚酰亚胺的国外发展现状 4

1.3 聚酰亚胺薄膜 5

1.3.1抗静电聚酰亚胺薄膜制备方法 5

1.3.2 聚苯胺的特性及研究 5

1.3.3 抗静电聚酰亚胺薄膜的应用 8

1.4 功能梯度材料 9

1.4.1 功能梯度材料的概括及应用 10

1.4.2 制备方法 10

1.5 本文的工作目的及主要研究 11

第二章 实验部分 12

2.1 引言 12

2.2 实验部分 12

2.2.1实验仪器 12

2.2.2 实验原料及试剂 12

2.2.3 表征方法 13

2.2.4 制备方法 13

第三章 实验结果与讨论 15

3.1 聚酰亚胺梯度材料红外光谱分析 15

3.2 聚酰亚胺梯度材料电阻的测定 15

3.3 聚酰亚胺/聚苯胺薄膜断面电镜扫描 16

3.4 聚酰亚胺梯度材料热变形以及热稳定性的分析 17

3.4.1 聚酰亚胺梯度材料热变形的分析 17

3.4.2 聚酰亚胺/聚苯胺薄膜热稳定性能的分析 18

第四章 结论 19

参考文献 20

致 谢 22

第一章 文献综述

1.1 聚酰亚胺

聚酰亚胺Polyimide（简称PI）为芳香二酐和芳香族二胺缩聚而成的环链聚合物，是一类新型的耐高温材料^[1]，耐高温达400 ℃以上，长期使用温度范围200-300℃，无明显熔点，具有高绝缘性能^[2]。结构式如图1-1.

图1-1 聚酰亚胺结构式

1.1.1 聚酰亚胺的概括

它是指主链上含有酰亚胺环^[3]（-CO-NH-CO-）的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入 21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是"解决问题的能手"（protion solver），并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。

1.1.2 聚酰亚胺的优异性能

全芳香聚酰亚胺按热重分析^[4]，其开始分解温度一般都在500℃左右。由联苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达600℃，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。其可耐极低温，如在－269℃的液态氦中不会脆裂。且具有优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在100MPa以上，均苯型聚酰亚胺的薄膜（Kapton）为170MPa以上，杭州塑盟特热塑性聚酰亚胺（TPI）的冲击强度高达261KJ/m²。而联苯型聚酰亚胺^[5-6]（Upilex S）达到400MPa。作为工程塑料，弹性膜量通常为3－4GPa，纤维可达到200GPa，据理论计算，均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的纤维可达 500GPa，仅次于碳纤维。

一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一般的品种不大耐水解，这个看似缺点的性能却使聚酰亚胺有别于其他高性能聚合物的一个很大的特点，即可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺，例如对于Kapton薄膜，其回收率可达80%－90%。改变结构也可以得到相当耐水解的品种，如经得起120℃，500小时水煮。聚酰亚胺的热膨胀系数在2×10^-5－3×10^-5℃，南京岳子化工YZPI热塑性聚酰亚胺3×10^-5℃，联苯型可达10^-6℃，个别品种可达10^-7℃。聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在5×10⁹rad快电子辐照后强度保持率为90%。

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