论文总字数：26724字

摘 要

聚酰亚胺是指一类在其主链含有酰亚胺环（-CO-N-CO-）结构的聚合物。具有优异的力学、热学性能，耐400℃以上高温，且可以在-200℃至300℃温度区间内长期使用。聚酰亚胺作为一种特殊的工程材料，已广泛应用于航空，航天，微电子，纳米，液晶，分离膜，激光等领域。

本实验中研制了一种高透明度，折叠性能好，柔韧性和可加工性好的聚酰亚胺复合材料，它含有5-10％（重量）的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑鎓双（（三氟甲基）磺酰基）酰亚胺。该类聚酰亚胺薄膜的平均厚度仅有23μm，但在450nm波长下也具有90.4％的高光学透射率，并且其低截止波长低至273nm。聚酰亚胺是一种极其坚固和柔韧的材料，拉伸模量为844.6 MPa，抗拉强度为48.2MPa，高断裂伸长率为108.4％，其最小弯曲半径仅为1μm，所以其薄膜容易折叠成两半或扭曲90°而没有任何裂缝损坏。而且，它具有低成本和用于工业化生产的良好的薄膜加工性。以上所有这些优异的性能使这种离子液体/聚酰亚胺复合材料成为太阳帆，太阳能电池阵列和薄膜光伏电池等的理想结构材料。

关键词：聚酰亚胺，透明薄膜，离子液体/聚酰亚胺复合材料

Abstract

Polyimide refers to a class of polymers having an imide ring (-CO-N-CO-) structure in their main chain. It has excellent mechanical and thermal properties, high temperature resistance above 400 °C, and can be used for a long time in the temperature range of -200 °C to 300 °C. As a special engineering material, polyimide has been widely used in aviation, aerospace, microelectronics, nano, liquid crystal, separation membrane, laser and other fields.
In this experiment, a polyimide composite with high transparency, good folding performance, flexibility and workability was developed, which contained 5-10% by weight of ionic liquid 1-ethyl-3-methyl. Imidazolium bis((trifluoromethyl)sulfonyl) imide. The polyimide film of this type has an average thickness of only 23 μm, but also has a high optical transmittance of 90.4% at a wavelength of 450 nm, and a low cutoff wavelength as low as 273 nm. Polyimide is an extremely strong and flexible material with a tensile modulus of 844.6 MPa, a tensile strength of 48.2 MPa, a high elongation at break of 108.4%, and a minimum bending radius of only 1 μm, so the film is easy. Fold in half or twist 90° without any crack damage. Moreover, it has low cost and good film processability for industrial production. All of these excellent properties make this ionic liquid/polyimide composite an ideal structural material for solar sails, solar arrays and thin film photovoltaic cells.

KEY WORDS: polyimide, transparent film, ionic liquid/polyimide composite

目 录

摘要 ..............................................................I

Abstract ...........................................................II

第一章 绪论 .......................................................1

• 1. 聚酰亚胺薄膜应用现状 ........................................1
  2. 国内的聚酰亚胺薄膜产品现状 ..................................2
  3. 国外的聚酰亚胺薄膜产品现状 .................................3
  4. 现有的不同类型的聚酰亚胺的研究进展 .........................4
  5. 无色透明聚酰亚胺 ...........................................6
  6. 聚酰亚胺薄膜的金属化 .......................................8
  7. 聚酰亚胺薄膜流延成型技术 ...................................8
  8. 温度处理对聚酰亚胺薄膜性能的影响 ...........................9

1. 实验部分 ...................................................11

2.1 实验目标 ..................................................11

2.2 实验材料和仪器 ............................................11

2.2.1 实验材料 .............................................11

2.2.2 实验仪器 .............................................11

2.3 实验具体方案 ..............................................11

2.3.1 CPI( PMDA/TFMB)的聚合................................11

2.3.2 CPI1(PMDA/BDAF)(10%及18%固含量)的聚合...............12

2.3.3 CPI2( DADPS/6FDA)(15%及20%固含量)的聚合..............12

2.3.4 CPI3( TFMB/6FDA)的聚合................................13

2.4 离子液体/聚酰亚胺的合成 ...................................13

2.5 测试方法 ..................................................14

2.6 结果与讨论 ................................................14

2.6.1 聚酰亚胺薄膜的红外表征 ...............................14

2.6.2 聚酰亚胺薄膜的光学性能 ...............................15

2.6.3 聚酰亚胺薄膜的力学性能 ...............................17

1. 讨论与总结 .................................................21

致谢 ..............................................................22

参考文献 ..........................................................23

1. 绪论
   1. 聚酰亚胺薄膜应用现状

由于聚酰亚胺薄膜的优异性能，它在许多领域具有不可替代的作用，包括柔性覆铜层压板，绝缘材料，包裹电磁线和一些高科技产业的新应用。聚酰亚胺薄膜的一个重要应用是在柔性覆铜板上。柔性印刷电路板非常适合三维安装，使布线更加合理和紧凑。它节省了安装空间，可以满足现代电子设备所要求的轻、小、薄的要求，能够广泛用于手机，数码相机和笔记。由于柔性覆铜层压板，基膜和覆盖膜需要具有优异的柔韧性和绝缘性能，良好的耐热性和高机械强度。在胺膜涂覆全氟乙烯丙烯乳液后，可以将胶带缠绕在裸铜线周围，然后进行高温烧制，冷却和压缩等，以获得防潮性能，电性能，并且具有出色的抗切割性能。电磁屏蔽的另一个重要应用，聚酰亚胺薄膜是高科技产业——合成聚合物碳膜。近些年，随着科技的不断发展，高端的电子产品以及单层高导热系数的石墨薄膜的导热性已难以满足工业生产与社会生活的需求，高导热系数的石墨薄膜正在从传统的单层石墨薄膜转向复合石墨膜的研究发展。由于复合石墨膜的特殊堆叠方式和结构，使其具有更优异的导热性。高导热性的石墨薄膜目前随着高端消费电子需求的增长而带来持续增长，同时也面临产品更新带来的单价和利润的提升，未来的市场空间十分可观。

近十年来，由碳纳米管或石墨烯片等低维段组装而成的三维碳超结构(CSSs)引起了越来越多的关注。这是因为这些材料可以继承其构建块的特殊性能，并获得一定的特殊优势，从而使它们成为各种电化学应用的有吸引力的候选材料，如电催化和储能。在CSSs的构建块中，以石墨烯、氧化石墨烯和功能化石墨烯为代表的碳纳米片已经引起了广泛的关注，因为这些2D材料可以很容易地制备成具有不同尺寸、形态和功能的纳米结构。然而，这些碳纳米片的形状和尺寸都不均匀，主要是通过石墨的“自上而下”剥落制备的。此外，对结构上脱附的碳纳米片的合成及其自组装成具有受控形状和组成的CSSs的研究还很少。

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