PMDA,ODA聚酰胺酸薄膜拉伸工艺实验研究.pdfVIP

PMDA/ODA 聚酰胺酸薄膜拉伸工艺实验研究 王伟 孙琳 程茹 黄培 （南京工业大学化学化工学院江苏 南京 210009） 摘要：采用凝胶渗透色谱（GPC ）考察了 PMDA/ODA 聚酰胺酸缩聚反应过程中 重均分子量的变化；实验测定了干燥过程中聚酰胺酸凝胶膜的溶剂含量的变化； 并利用电子万能试验机研究了聚酰胺酸薄膜的拉伸工艺。结果表明：聚酰胺酸的 适宜反应时间为6 h，此时其重均分子量趋于稳定。随着干燥温度的升高和时间的 延长，凝胶膜的溶剂含量逐渐减少。分析得到较好的拉伸条件是干燥温度为 130 ℃，溶剂含量为 30%左右的凝胶膜。聚酰亚胺薄膜经拉伸后，其拉伸强度和模量 均随拉伸比的增大而增加。 关键词：聚酰胺酸 聚酰亚胺 薄膜 拉伸 聚酰亚胺是一类具有酰亚胺环结构特征的高性能聚合物材料，其力学性能、 电学性能、抗辐射性能优良，这在升温过程中表现得尤为明显[1] 。其各类制品如薄 膜、粘合剂、涂料、层压板和塑料等已广泛应用于航空航天、汽车、精密仪器等 诸多领域[2] 。对于聚酰亚胺薄膜，是目前耐热性最好的有机薄膜，长期使用温度高 达 300 ℃以上；由于其具有优良的综合性能，在航空航天工业、电气电子工业和 信息产业等领域具有许多用途[3] 。聚酰亚胺薄膜的成型方法主要有流延法、浸胶法、 挤出拉伸法和溶胀拉伸法，对于均苯型聚酰亚胺薄膜工业生产方法是流延拉伸成 型工艺[4] 。为更好地指导生产，对流延法制备聚酰亚胺薄膜的小试研究很重要。为 此，本文以PMDA-ODA 体系为基础，从聚酰胺酸的合成、干燥脱溶剂到薄膜成型 后试样力学性能的表征等方面进行了一系列的研究，并对拉伸工艺进行了一定的 选择。 实验部分 原料 均苯四甲酸二酐（PMDA ），薄膜级，江苏溧阳龙沙化工有限公司；4 ，4’-二 胺基二苯醚 （ODA ），工业级，江苏常熟汇顺化工有限公司；N ，N’-二甲基乙酰胺 （DMAc ），工业级，韩国三星精细化工公司。 测试仪器 采用美国安捷伦公司1100 系列凝胶渗透色谱（GPC ）测定分子量大小及其分布； 1 柱温：40 ℃；流速：1 ml/min 。采用实验室自行搭建的恒温烘箱，利用自编程序， 通过电脑实时采集数据，精确测定干燥过程中聚酰胺酸凝胶膜的溶剂含量。采用 深圳市新三思计量技术有限公司生产的 CMT-4204 微机控制电子万能试验机表征 薄膜的力学性能；拉伸速度：2 mm/min 。 实验过程 （1）PMDA 与ODA 在非质子极性溶剂DMAc 中进行开环缩聚反应，生成高 分子量的聚酰胺酸（PAA ）溶液；在聚合过程中利用GPC 实时测定其分子量大小 及分布。 2 （2 ）将聚酰胺酸溶液在干燥、光滑且洁净的玻璃板 （12*12 cm ）上均匀流延， 然后在自搭的恒温烘箱中干燥制得一定溶剂含量的聚酰胺酸凝胶膜。 （3 ）控制一定的条件将聚酰胺酸凝胶膜用电子万能试验机进行力学性能测试 并选择合适的试样进行不同比例的拉伸。 （4 ）拉伸后的聚酰胺酸薄膜经过高温亚胺化后得到聚酰亚胺薄膜，再次采用 万能试验机测定其常温力学性能。 结果与讨论 聚酰胺酸溶液的制备 采用正加料法合成聚酰胺酸溶液，即把PMDA 分次加到ODA 的DMAc 极性溶 液中，边反应边用搅拌浆进行搅拌，使反应充分。在聚合过程中，采用GPC 测定 不同时间下，溶液的分子量大小及其分布，以更好地把握所需的缩聚时间和聚合 物的分子量，以期制备性能较好的聚酰亚胺薄膜。图 1 为反应过程中重均分子量 的变化情况。 140000 120000 w M 100000