Page 80 - 《精细化工》2022年第6期

·1146· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

2.4 PI 的热性能 由图 5 和表 4 可知，PI 5%的热失重温度（T 5%）
对制备的 PI 的热性能进行了测试，结果见图 在 485~538 ℃之间，50%的热失重温度（T 50% ）在
5~7 及表 4。热分解温度是表征聚合物热稳定性的重 548~680 ℃之间，说明合成的 PI 都具有较好的热稳
要参数。 定性，这主要归因于 PI 分子中的刚性芳环结构。T g

是表征聚合物耐热性能的另一指标。由图 6 和表 4
可知，DSC 测试的 T g 在 172~230 ℃之间，这些 PI
具有相同的二胺单元 MXDA，因此，T g 的高低主要
取决于相应二酐结构的刚性和聚合物分子间的作用
力，其从高到低的顺序为 PI-BPDA/MXDA >
PI-BTDA/MXDA > PI-6FDA/MXDA >
PI-ODPA/MXDA > PI-BPADA/MXDA 。
PI-BPADA/MXDA 由于含有柔性醚键而具有最低的
T g；相应地，PI-BPDA/MXDA 中联苯二酐呈棒状结
构，分子刚性较强，可以提高 PI 的耐热性，T g 最高。

图 5 PI 的 TGA 曲线 图 7 和表 4 给出了制备的 PI 由 DMA 测试的 T g ，其
Fig. 5 TGA curves of polyimides
在 184~243 ℃之间，DMA 测试的 T g 比 DSC 测试的
T g 要高，这是因为，两种测试方法的原理和测试条
件不同，DMA 是根据模量，DSC 是根据热效应，
发生玻璃化转变时热效应变化不明显，但是聚合物
的模量却会呈现数量级的变化，灵敏度更高；另一
方面，T g 在一定程度上也是自由体积的体现，DMA
测试的是 PI 薄膜，而 DSC 测试的是 PI 粉末，在 PI
成膜过程中，热处理会使分子链有一定的取向且排
列更加紧密规整，自由体积更小，所以 DMA 测试
T g 偏高。综上所述，PI 粉末和薄膜都具有良好的耐

图 6 PI 的 DSC 曲线 热性。
Fig. 6 DSC curves of polyimides 2.5 PI 的机械性能

所制备 PI 薄膜的力学性能如表 5 所示。

表 5 PI 薄膜的机械性能
Table 5 Mechanical properties of polyimide films
PI 样品 拉伸强度/MPa 杨式模量/GPa 断裂伸长率/%
PI-ODPA/MXDA 67.7 2.1 4.3
PI-BTDA/MXDA 41.1 2.0 2.5
PI-6FDA/MXDA 73.4 2.0 5.2
PI-BPDA/MXDA 82.3 2.1 5.2
PI-BPADA/MXDA 85.3 1.7 8.7

图 7 PI 的 DMA 曲线
Fig. 7 DMA curves of polyimides 由表 5 可见，PI 薄膜的拉伸强度、杨氏模量和
断裂伸长率分别在 41.1~85.3 MPa、1.7~2.1 GPa 和
表 4 PI 的热性能 2.5%~8.7%范围内，表明所制得的 PI 具有良好的机
Table 4 Thermal properties of polyimides
械性能。在这些 PI 薄膜中，PI-BTDA/MXDA 的机
①
②
PI 样品 T 5%/℃ T 50%/℃ T g /℃ T g /℃
械性能较差，由表 1 可知，该聚合物的特性黏数最
PI-ODPA/MXDA 525 573 200 204
低，表明其相对分子质量最低，这可能是其力学性
PI-BTDA/MXDA 485 589 224 243
能较差的原因。PI-6FDA/MXDA 和 PI-BPADA/MXDA
PI-6FDA/MXDA 526 680 217 235
PI-BPDA/MXDA 538 576 230 231 的特性黏数相近，此时影响薄膜力学性能的主要因
PI-BPADA/MXDA 515 548 172 184 素是分子结构，PI-BPADA/MXDA 主链中含有柔性
① DSC 测试；②由 DMA 测试。 醚键，增强了分子链的运动能力，因此其断裂伸长