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热塑性聚酰亚胺及其改性材料的热性能研究

来育梅  
【摘要】: 聚酰亚胺(PI)是一种高性能聚合物材料,具有优异的机械性能、电性能、耐辐射性能和耐热性能,广泛应用于航空航天、微电子和通讯等高技术领域,成为很有发展前景的材料之一。但多数PI具有不溶不熔的特性,加工成型十分困难,一定程度上限制了其应用范围,因此热塑性聚酰亚胺(TPI)成为发展方向之一。TPI不仅具有优异的综合性能,而且更易于加工,生产效率更高,在经济效益和环保方面都优于传统的热固性聚酰亚胺,成为人们开发研制的热点。TPI可通过添加纤维提高力学性能,添加润滑剂提高耐磨性能,亦可与其它聚合物共混,使改性材料具有更优异的性能,应用于高科技领域。目前,对PI及其改性材料性能的研究,大多数是关于力学性能和摩擦磨损性能,很少具体研究其热性能。而聚酰亚胺的热性能,如玻璃化转变温度Tg、热膨胀系数α是其应用于工业各领域重要的评价指标。 针对以上背景,本文首先测定了一种自主研发的TPI的玻璃化转变温度,并通过改变分子量大小考察玻璃化转变温度与分子量的关系,及热处理温度和热处理时间对玻璃化转变温度的影响。结果表明:玻璃化转变温度随数均分子量的增大而增加,采用Kanig-Ueberreiter方程关联玻璃化转变温度与数均分子量,其线性拟合度最高;由于聚酰亚胺的结构特点——存在自由端基,在高温可发生固相热环化反应,相应其分子量随处理温度的升高和处理时间的延长而增大,表现为聚合物的玻璃化转变温度有所升高。 为了进一步提高TPI的性能,扩大其应用范围,使其能在更加苛刻的环境下使用,TPI的改性研究主要包括纤维增强的TPI树脂基复合材料及聚合物共混改性TPI。但由于高分子材料的热膨胀系数比纤维、陶瓷等无机材料要大得多,两者复合后,随温度的变化,热应力不仅使高分子和基材剥离,还会产生龟裂和翘曲,模压塑料则产生裂纹等。另外高科技的发展,要求器械内部的空间更小,对材料的热稳定和热膨胀性能提出了更高的要求。 因此,本文在上一步工作的基础上,选出一种分子量的TPI树脂,测定其注塑件的热膨胀系数及其各向异性和尺寸稳定性;并考察了所添加的填料种类


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