聚酰亚胺侧链功能化研究进展

介绍了近年来在聚酰亚胺 (PI)侧链功能化研究方面所取得的进展。主要涉及新型含羟侧基聚酰亚胺的合成和PI OH/SiO2 杂化薄膜材料的制备 ;含联苯介晶基元侧链聚酰亚胺的合成 ;PI OH/SiO2 杂化薄膜中SiO2 含量和 /或偶联剂含量与微相结构、透明性、玻璃化转变温度 ,热稳定性、及力学性能之间关系 ;侧链液晶聚酰亚胺薄膜的聚集态结构、溶解性、玻璃化转变温度、热稳定性和力学性能     

固体含量对PI/SiO2纳米杂化薄膜聚集态结构的影响

以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为有机单体,正硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱体,制备了SiO2含量一定,PAA杂化胶液固体含量不同的PI/SiO2纳米杂化薄膜.利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、广角X射线衍射仪(WAXD)分析了PAA杂化胶液固体含量对PI/SiO2纳米杂化薄膜聚集态结构的影响.研究结果表明,当PAA杂化胶液固体含量为10%～20%时,团聚的SiO2粒子粒径尺寸随固体含量增加而增加,有机相与无机相界面变清晰,两相作用减弱.随固体含量增加,PI分子链有序度降低,但固体含量对PI分子链有序度的影响很小.     

聚酰亚胺/SiO_2杂化膜的微观结构与力学性能

以聚酰亚胺(HQDDA-0DA)为基体,正硅酸乙酯(TEOS)为增强剂,在共溶DMF中,通过溶胶-凝胶法,制备出厚度约为20μm,不同含量SiO2的PI/SiO2杂化膜,用Fr-IR、SEM及万能拉力实验机对膜材料的微观结构和力学性能表征.结果表明,杂化膜中Si-OH和PI存在化学键;10%SiO2含量的杂化膜SiO2颗粒呈卵形镶嵌在PI基体中,取向与膜平行,随着SiO2含量的增加,颗粒尺寸增大,30%SiO2含量的杂化膜中,无机相形成部分的连续结构,并出现团聚;10%SiO2含量的杂化膜强度和模量均为最大,随着SiO2含量的进一步增加的膜的强度与模量均下降.     

聚酰亚胺/SiO_2杂化薄膜的研究进展

随着聚酰亚胺/二氧化硅(PI/SiO2)杂化薄膜的优异性能逐渐被人们所认识,近年来出现了众多关于SiO2改性聚酰亚胺的研究,但关于产业化的报道仍较少。本文综述了PI/SiO2杂化薄膜的合成工艺、制备方法、制备过程的影响因素和存在的问题,指出了杂化薄膜今后的发展趋势和努力方向。     

纳米多孔SiO2/PI杂化薄膜的制备与性能研究

采用碱催化正硅酸乙酯(TEOS)的溶胶-凝胶法与分子模板法相结合,通过旋转涂覆在硅衬底上制备了掺杂聚酰亚胺(PI)的纳米多孔SiO2薄膜,并利用差热分析(DSC-TGA)、红外吸收光谱(FTIR)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、台阶仪(Atom-ic-Profiler)等对薄膜的性能进行了分析表征.结果表明,所制备的SiO2/PI杂化多孔薄膜为多孔的无定型结构,具有较好的热稳定性及力学性能,一层膜和两层膜的平均孔径分别为68和72nm,厚度分别为917和1288nm.     

含偶联剂的聚酰亚胺/SiO2杂化膜的制备与性能

采用二酐(HQDPA)和二胺(ODA)合成了聚酰亚胺,以正硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱体,通过溶胶-凝胶法在溶剂DMF中制备出SiO2不同含量的PI/SiO2杂化膜,偶联剂GOTMS用来加强聚酰亚胺与SiO2的相容性。采用SEM及万能拉力实验机对膜材料的微观结构和力学性能进行了表征。结果表明,质量分数为10%SiO2的杂化膜力学性能得到加强,20%,30%的膜力学性能下降;加入偶联剂有效地抑制了SiO2的团聚,20%,30%的杂化膜力学性能得到了改善。     

碱催化多孔SiO_2/PI杂化薄膜的制备与力学性能研究

采用碱催化正硅酸乙酯(TEOS)的溶胶-凝胶法与分子模板法相结合,通过旋转涂覆在硅衬底上制备掺杂聚酰亚胺(PI)的纳米多孔SiO2薄膜,并在其表面制备致密过渡膜。利用差热分析(DSC-TGA)、原子力显微镜(AFM)、台阶仪(Atomic-Profiler)、微纳力学性能测试仪(Universal Nano+Micro Mechanical Tester)等对薄膜的性能进行了分析表征。结果表明,所制备的SiO2/PI杂化多孔薄膜具有较好的力学性能和热稳定性;一层膜和两层膜的平均厚度分别为917和1288nm;镀有过渡膜的样品具有最为平整的表面形貌和最小的表面动摩擦系数。     

聚酰亚胺/SiO2杂化薄膜的制备及其透光、隔热性能

以PMDA和ODA为单体原料、DMF为溶剂、TEOS为有机硅源,采用溶胶-凝胶法制备了PI/SiO2杂化薄膜,测试了杂化薄膜的透光率和隔热性能;采用FT-IR、SEM、TG-DTA等分析手段对杂化薄膜的结构、微观形貌及热稳定性进行了表征.结果表明,杂化薄膜的可见光透过率高于85%,紫外光透过率低于10%.隔热性能测试结果显示,杂化薄膜具有良好的隔热性能.结构分析证明,热处理后生成了聚酰亚胺环,形成了有机相-无机相互穿结构.热重分析表明,掺杂SiO2的薄膜失重5%的温度升高了24℃.     

微量SiO_2对PI/Al_2O_3复合薄膜性能的影响

通过固定纳米氧化铝(Al2O3)的含量,改变纳米氧化硅(SiO2)的含量,制备一系列纳米SiO2含量不同的聚酰亚胺(PI)/Al2O3/SiO2复合薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)对复合薄膜的微观形貌和分子结构进行表征,结果表明纳米颗粒在PI基体中均匀分散,而且纳米颗粒的加入既不影响PI的分子结构又对聚酰胺酸的热亚胺化无影响。同时测试了薄膜的力学性能、击穿场强和耐电晕时间。结果表明,当纳米SiO2质量分数为0.5%时,复合薄膜的击穿场强和耐电晕时间分别为211.15 kV/mm、378 min,均优于纳米SiO2质量分数分别为0,0.1%,0.3%和0.7%的薄膜,并且其力学性能也较优异。     

SiO_2含量对PI/SiO_2杂化薄膜性能的影响

聚酰亚胺与SiO2杂化形成的有机-无机杂化薄膜体现出了优异的综合性能,在催化与分离、微电子、光电和绝热材料等领域具有广泛的应用及发展潜力。杂化材料相关的研究也越来越多,就SiO2含量对聚酰亚胺/SiO2杂化薄膜的光、电、热和力学性能的影响进行综述,总结了杂化薄膜的性能随SiO2含量变化而变化的基本规律。     

可溶性PI／SiO2纳米复合材料中SiO2微相结构变化的研究

选取可溶性聚酰亚胺（PI）作为有机高聚物基本，通过正硅酸四乙酯（TEOS）在聚酰胺酸（PAA）的N－甲基－2－毗咯烷酮（NMP）溶液中进行溶液－凝胶反应,制备出新型的聚酰亚胺／二氧化硅（PI／SiO2)纳米复合材料，并用UV－Vis-FT-IR,SEM和光子相关法等对其溶胶－凝胶转变过程，二氧化硅微相结构的变化进行了研究，并对溶中粒子间的团聚行为作了进一步探讨，结果表明随着处理温度的升高，PAA逐步亚胺化，同时TEOS水解后的硅烃基（Si-OH)逐步缩合，由线型结构向环状结构过渡，原位生成SiO2凝胶网络，实验结果还发现热处理温的升高对二氧化硅元化粒子的尺寸无明显的影响，而光子相关法结果则表明颗粒表面活性Si-OH的存在是引起团聚的一个重要因素。     

溶胶凝胶法制备具有介孔结构的聚酰亚胺/SiO_2多孔复合微球

采用反相乳液法,以水溶性聚酰胺酸三乙胺盐(PAAS)、正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,通过溶胶凝胶法制备了具有介孔结构的聚酰亚胺(PI)/SiO_2多孔复合微球。将PAAS水溶液和TEOS水解液的混合溶液在液体石蜡中形成反相乳液,TEOS经水解缩合形成无机三维骨架,通过化学酰亚胺化使复合体系中的PAAS转变为PI,成功制备了含有介孔结构的PI/SiO_2多孔复合微球。研究发现,随着SiO_2含量的增加,复合微球的规整性不断提高,其比表面积由20.5 m~2/g增加至521.8 m~2/g。同时发现,调节TEOS水解液的pH值,微球的比表面积也会发生相应的变化。此外,热重分析结果显示该复合微球的热分解温度超过500℃,表明其具有优异的热稳定性。     

溶胶-凝胶法制备有机硅/SiO2杂化涂料的稳定性

以正硅酸乙酯(TEOS)、二乙氧基二甲基硅烷(DDS)、有机硅烷偶联剂(MPTMS和VTMS)为原料,采用sol-gel法制备了可UV固化的有机硅/SiO2杂化涂料,并考察了原料配比对杂化涂料稳定性的影响。结果表明:DDS-MPTMS/SiO2比DDS-VTMS/SiO2稳定性更好;乙醇用量增加有利于提高储存稳定性;随着陈化时间延长,杂化涂料粒径变大,分布变宽,漆膜透光率下降。当各组分的摩尔比为nDDS/nTEOS=2/3,nMPTMS/nTEOS=1/3,nHCl/nSi-O=0.006,nEtOH/nSi-O=1,nH2O/nSi-O=0.6时,杂化涂料稳定性最佳。在此条件下制备的杂化涂料平均粒径3.6 nm,凝胶时间大于300 d,经UV固化后漆膜的性能最好。     

表面改性纳米TiO2粒子杂化PI薄膜的制备与性能研究

采用硅烷偶联剂(γ-巯丙基三乙氧基硅烷)对纳米TiO2粒子进行表面处理,通过原位聚合和流延成膜法制备了不同TiO2含量的PI/TiO2杂化膜,研究了杂化膜的热性能、力学性能,并通过扫描电镜(SEM)和广角X衍射(WAXD)研究了杂化膜的微观形貌结构,同时也对杂化膜的接触角和介电常数(ε)进行了研究分析.结果表明,杂化膜较纯膜的热分解温度(T5％)降低,但平均热分解温度仍然高于520℃,且膜的尺寸稳定性得到了提高,即热膨胀系数( CTE)降低;表面形貌分析表明,1％～5％的表面改性纳米TiO2能较好地分散在PI膜里,杂化膜的介电常数(3.50左右)均高于纯膜的的介电常数(2.91),杂化膜的接触角随着TiO2含量的增加呈现先减少后增加的趋势.     

PBMA-SiO2杂化纤维的制备及表征

以正硅酸乙酯(TEOS)和聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)为前躯体,乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)为偶联剂,通过溶胶-凝胶法制备了SiO2纤维和PBMA/SiO2杂化纤维,并使用IR、SEM、TGA等进行了结构与性能表征,研究了溶胶的杂化反应机理、成纤性能.结果表明:硅烷偶联剂的引入使得PBMA-SiO2杂化纤维均匀性较好,纤维中有机相与无机相之间通过化学键连接,实现了有机-无机组分的充分贯穿;其耐热性能优于纯PBMA.     

偶联剂对PI/SiO2 纳米复合材料形态结构及性能的影响——Ι

用溶胶2凝胶法成功地合成了PI/SiO₂ 纳米复合材料, 并用紫外-可见光谱、红外光谱、扫描电子显微镜等手段对硅烷偶联剂对其微观形态结构以及密度、溶解性等性能的影响进行了研究。研究结果表明, 偶联剂的加入对两相间起到很好的增容作用, 使得二氧化硅无机粒子的粒径大大减小, 分散更加均匀, 在宏观上表现为透明性提高, 所得P I/SiO₂ 纳米复合材料的溶解性有明显改善, 而且随偶联剂加入量的增加, 效果更加显著。另外, PI/SiO₂ 纳米复合材料的密度也随偶联剂量的增加而增大。     

溶胶-凝胶法制备氧化硅-氧化铝共掺杂聚酰亚胺薄膜及其性能

采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化硅及氧化铝溶胶,将溶胶混合后掺入正在反应的聚酰胺酸中,制得聚酰亚胺/二氧化硅-氧化铝杂化薄膜。利用扫描电子显微镜对杂化薄膜的微观形貌进行了表征,并测试了无机组分含量不同的杂化薄膜的力学性能、热稳定性及介电性能。试验结果表明,杂化薄膜材料中无机相呈现纤维结构和颗粒结构,有效地提高了薄膜的力学性能。杂化薄膜与纯膜相比,热分解温度有较大提高,且随着无机组分含量增大,热分解温度呈现先上升后下降的趋势。介电性能分析表明,杂化薄膜的介电常数和介电损耗与频率的关系符合德拜松弛极化机理。     

聚乙烯醇/二氧化硅共混膜的制备及耐温、耐溶剂性能研究

以聚乙烯醇（PVA）和正硅酸乙酯（TEOS）为原料,通过溶胶－凝胶（Sol-Gel)方法,制备出不同二氧化硅含量的聚乙烯醇／二氧化硅（PVA／SiO2)共混均质膜。通过热重分析（TGA）、示差扫描量热法（DSC）和动态力学分析（DMA）研究了共混膜的热性能。结果表明,与PVA膜相比,PVA／SiO2共混膜具有更高的热稳定性,随SiO2含量的增大,共混膜的分解温度升高,玻璃化温度也略有提高。以水为溶剂,测定了共混膜的耐溶剂性能。与PVA膜相比,PVA／SiO2共混膜的耐溶剂性能有显著的提高。