【正文】 水煮。聚酰亞胺的熱膨脹 系數(shù)在 210 5－ 310 5℃ ， 南京 岳子化工 YZPI 熱塑性聚酰亞胺 310 5℃ ，聯(lián)苯型可達(dá) 106℃ ，個(gè)別品種可達(dá) 107℃ 。聚酰亞胺具有很高的耐輻照性能，其薄膜在 5109rad 快電子 輻照后強(qiáng)度保持率為 90%。聚酰亞胺具有良好的介電性能，介電常數(shù)為 左右，引入氟，或?qū)⒖諝饧{米尺寸分散在聚酰亞胺中，介電常數(shù)可以降到 左右。介電損耗為 103，介電強(qiáng)度為 100－ 300KV/mm，廣成熱塑性聚酰亞胺為 300KV/mm，體積電阻為 1017Ωcm 。這些性能在寬廣的溫度范圍和頻率范圍內(nèi)仍能保持在較高的水平。聚酰亞胺無(wú)毒，可用來(lái)制造餐具和醫(yī)用器具，并經(jīng)得起數(shù)千次消毒。有一些聚酰亞胺還具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性實(shí)驗(yàn)為非溶血性，體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)為無(wú)毒。 聚酰亞胺作為很有發(fā)展前途的高 分子材料已經(jīng)得到充分的認(rèn)識(shí)，在絕緣材料中和結(jié)構(gòu)材料方面的應(yīng)用正不斷擴(kuò)大。在功能材料方面正嶄露頭角，其潛力仍在發(fā)掘中。但是在發(fā)展了 40 年之后仍未成為更大的品種，其主要原因是，與其他聚合物比太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 較，成本還是太高。因此，今后聚酰亞胺研究的主要方向之一仍應(yīng)是在單體合成及聚合方法上尋找降低成本的途徑。 研究目的及重要意義 聚酰亞胺是一種具有高的熱穩(wěn)定性、可耐及低溫、有良好的機(jī)械性能、耐有機(jī)溶劑、高耐輻射性、很好的介電性能、無(wú)毒和優(yōu)異絕緣性工程塑料。本設(shè)計(jì)通過(guò) 用聚酰亞胺 改性 聚氯乙烯， 通過(guò)控制聚酰亞胺的分子量和添加量 ， 從而 提高聚氯乙烯熱穩(wěn)定性、抗沖擊性能， 拉伸性能， 使其達(dá)到高性能聚氯乙烯的使用性能。 論文 研究 內(nèi)容 本論文研究的內(nèi)容是探討被聚酰亞胺改性后的復(fù)合材料的性能，探討 PI 的分子量和添加量對(duì)復(fù)合材料性能的影響。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行 熱重實(shí)驗(yàn) 而得之其熱穩(wěn)定性能；通過(guò) 拉伸 實(shí)驗(yàn) 、沖擊實(shí)驗(yàn)而得之其機(jī)械性能；對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行氧指數(shù)實(shí)驗(yàn)得知其阻燃性能；對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行紅外光譜掃描實(shí)驗(yàn)、偏光顯微鏡、掃描電鏡實(shí)驗(yàn)得知其微觀結(jié)構(gòu)；從而全面 分析其綜合性能，選出性能最好的一組復(fù)合材料。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 2 實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)原料 及配方 原材料 表 原料藥品及來(lái)源見(jiàn)表 藥 品 牌 號(hào) 出 產(chǎn) 地 PVC DOP NMP ODA PMDA 三鹽 硬脂酸鋅 硬脂酸鋇 液體石蠟 7058 — NMP101 — — HG 23402020 — C18 — 上海金輝貿(mào)易化工有限公司 青州市建邦化工有限公司 上海金錦樂(lè)實(shí)業(yè)有限公司 山東萬(wàn)達(dá)化工有限公司 余姚雙象納米塑業(yè)有限責(zé)任公司 市售 廣州市宬鏵貿(mào)易有限公司 廣州市宬鏵 貿(mào)易有限公司 市售 聚酰胺酸的合成原理 （ 1） . 均苯四羧酸二酐（ PMDA） 白色或微黃色塊狀和粉狀固體結(jié)晶，熔點(diǎn)：286℃ ， 沸點(diǎn)： 397400℃，密度： ，吸水性強(qiáng)，水解變成均苯四甲酸 ,水中分解，干燥環(huán)境中存儲(chǔ)。在室溫下溶于二甲基甲酰胺（ DMF）、二甲基亞砜，γ 丁內(nèi)酯、N甲基吡咯烷酮、丙酮、甲基乙基甲酮、甲基異丁基甲酮、乙酸乙酯，不溶于氯仿、乙醚、正己烷、苯。 （ 2） . 4, 4二氨基二苯醚 (ODA) 白色晶體，相對(duì)密度 ，沸點(diǎn) 300℃ 以上，熔點(diǎn) ℃ ，引火點(diǎn) 219℃ ，著火點(diǎn) 490℃ 。易溶于酸類，不溶于水。 ODA 的工業(yè)合成都是采用 DNDPE 為原料，經(jīng)還原而制得。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 7 （ 3） . 甲基吡咯烷酮 （ NMP） 無(wú)色透明液體，沸點(diǎn) 202℃ ，閃點(diǎn) 95℃ ，能與水混溶，溶于乙醚，丙酮及各種有機(jī)溶劑，稍有氨味，化學(xué)性能穩(wěn)定，對(duì)碳鋼、鋁不腐蝕，對(duì)銅稍有腐蝕性。具有粘度低，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，極性高，揮發(fā)性低，能與水及許多有機(jī)溶劑無(wú)限混溶等優(yōu)點(diǎn)。 2. 聚酰胺酸的合成原理 最常用的聚酰亞胺的合成方法是由二酐 和二胺在非質(zhì)子極性溶劑中形成成聚酰胺酸（ PAA） , 然后再用熱或者化學(xué)方法脫水成環(huán)，轉(zhuǎn)化為聚酰亞胺，其主要反應(yīng)過(guò)程如圖 ： 圖 聚酰胺酸合成反應(yīng)過(guò)程 均苯四甲酸二酐 (PMDA) 和 44′ — 二氨基二苯醚 (ODA) 生成聚酰亞胺的反應(yīng)過(guò)程中，決定聚酰亞胺分子量的主要是第一步合成聚酰胺酸的反應(yīng)。聚酰胺酸不溶于常用試劑 , 分子量很難測(cè)定 , 但高分子材料的分子量與高分子溶液的粘度有一定關(guān)系 , 在相同溶劑、溫度和濃度條件下 , 溶液粘度越大 , 其所溶解的高分子材料分子量相對(duì)越高 , 所以 ,實(shí)驗(yàn)采用測(cè)量相同條件下的溶液粘度和純?nèi)軇┑恼扯?，從而?jì)算得知其相對(duì)粘度，便知道其分子量是在大中小哪個(gè)區(qū)間。 （ 1） 反應(yīng)溫度的影響 反應(yīng)溫度是化學(xué)反應(yīng)的另一個(gè)重要影響因素 , 增加反應(yīng)溫度可以縮短平衡時(shí)間 , 但卻影響平衡常數(shù)。 由于本合成反應(yīng)是放熱反應(yīng) , 所以低溫有利于正反應(yīng)行。一般采用冰浴反應(yīng)。 （ 2） 試劑含水量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大 實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)藥品含水量比較多時(shí) , 合成的溶液粘度值很低 。 隨著藥品含水量減少 , 合成的溶液粘度值急劇增加 ，如圖 所示 。所以 , 在對(duì)烘干的藥品進(jìn)行保存時(shí)一定要細(xì)心，放在有干燥劑的密封容器內(nèi)，這將使合成的聚酰胺酸分子量大幅度太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 提高。同時(shí)溶劑 NMP的含水量也影響合成粘度，所以溶劑的保存一定要密封。 圖 試劑含水量對(duì)溶液粘度的影響 4. 二酐和二胺的配比（ C）計(jì)算公式 由反應(yīng)式： nPMDA ： nODA = c ： 1 1 nPMDA + nODA ? nPA 2 c 1 mODA =91 ?ODAODAP M D A MMcM v ??? 3 mPMDA =9c ?P M DAODAP M DA MMcM v ??? 4 其中： v— 含 90%的 NMP 溶劑體積 10ml ρ— 為 NMP 溶劑的密度 ㎝ 3 PMDAM = （ 1）根據(jù)計(jì)算出的質(zhì)量，先稱量 ODA，再稱量 PMDA，將其放入有干燥劑的密封容器中，量取 NMP 溶劑至三口燒瓶中。將 ODA 加入緩慢加入已有 NMP 溶劑的三口瓶中 , 將三口燒瓶放入冰浴中，同時(shí)用攪拌器混勻，使 ODA 快速融于 NMP 中大約 5min。 （ 2）緩慢加入 PMDA，打開(kāi)葉片，調(diào)快攪拌速度，讓其在冰浴中攪拌反應(yīng) 910h。反應(yīng)結(jié)束后倒出聚酰亞胺密封低溫保存。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 復(fù)合材料的配方 原料料的選擇依據(jù) 1. 主體材料 聚錄乙烯 簡(jiǎn)稱 PVC，由氯乙烯在 引發(fā)劑 作用下聚合而成的 熱塑性樹(shù)脂 。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯 共聚物 統(tǒng)稱為氯乙烯樹(shù)脂。 PVC 為無(wú)定形結(jié)構(gòu)的白色粉末， 支化度 較小 。 2. 熱穩(wěn)定劑： 三鹽 （ 3PbOPbSO 4 H 2 O） 主要用作聚氯乙烯不透明或半透明制品的熱穩(wěn)定劑，有優(yōu)良的耐熱性和電絕緣性，特別適應(yīng)于高溫加工。 硬脂酸鋇 (C18 H35 O2 )2 Ba用作 PVC耐光耐熱穩(wěn)定劑，是堿土金屬硬脂酸鹽中長(zhǎng)期穩(wěn)定性最佳者，與鋅、鎘皂并用時(shí)有協(xié)同效應(yīng)。 硬脂酸鋅 (C36H70O4)2 Zn 用作 PVC 耐光耐熱穩(wěn)定劑 。 白色粉末，不溶于水，溶于熱的乙醇、苯、甲苯、松節(jié)油等有機(jī)溶劑；遇到酸分解成硬脂酸和相應(yīng)的鹽；在干燥的條件下有火險(xiǎn)性，自燃點(diǎn) 900℃ ；有吸濕性 。 3 增塑劑 DOP（ 鄰苯二甲酸二辛脂 ） ，是通用型增塑劑，主要用于聚氯乙烯脂的加工、還可用于化地樹(shù)脂、醋酸樹(shù)脂、 ABS 樹(shù)脂及橡膠等高聚物的加工，也可用于造漆、染料、分散劑等、 DOP 增塑的 PVC 可用于制造人造革、農(nóng)用薄膜、包裝材料、電纜等 。 4 潤(rùn)滑劑 液體石蠟是從原油分餾所得到的無(wú)色無(wú)味的混合物。它可以分成輕質(zhì) 礦物油 及一般礦物油兩種，而輕質(zhì)礦物油的比重及黏稠度較低 。俗稱白油，可以作為 PVC 和PS 等塑料的內(nèi)部潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑效率高，熱穩(wěn)定性好，無(wú)毒。其用量一般在 右。 復(fù)合材料加工配方 （ 1） PVC/PI 復(fù)合材料配方見(jiàn)表 表 PVC/PI復(fù)合材料配方 名稱 添加量（ g） 實(shí)際材料配方（ g） PVC 100 300 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 DOP 5 15 續(xù)表 液體石蠟 三鹽 6 18 硬脂酸鋅 1 3 硬脂酸鋇 PI粉末 X 3X （ 2） PI 粉末添加量見(jiàn)表 表 PI粉末添加量 組數(shù) PI添加量（ %） PI實(shí)際 添加量 （ g） PI分子量 KB 0 0 0 1 低 2 低 3 低 4 中 5 中 6 中 7 高 8 高 9 高 實(shí)驗(yàn)儀器 儀器和設(shè)備 見(jiàn)表 表 試驗(yàn)儀器和設(shè)備 設(shè)備 /儀器 型號(hào) 出產(chǎn)地 雙輥開(kāi)煉機(jī) 機(jī) WQ1005D 東莞市偉慶機(jī)械設(shè)備有限公 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11 萬(wàn)能制樣 機(jī) PQ50 化工部晨光塑料機(jī)械研究所 續(xù)表 平板硫化 機(jī) QLBD 上海第一橡膠機(jī)械廠 懸臂梁沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī) 2HTM 河北省承德實(shí)驗(yàn)機(jī)廠 拉伸試驗(yàn)機(jī) LT500 廣州實(shí)驗(yàn)儀器廠 掃描電子顯微鏡 KYKY3800 北京中科科儀技術(shù)發(fā)展有限公司 熱重分析儀 HTG1 / HTG2/HTG3 北京恒久科學(xué)儀器廠 偏光顯微鏡 XPR500D 上海蔡康光學(xué)儀器有限公司 熱重分析儀 HCT1 北京恒久科學(xué)儀器廠 氧指數(shù)儀 SC2 南京江寧縣分析儀器廠 高速混合機(jī) GH10DY 北京市塑料機(jī)械廠 實(shí)驗(yàn)工藝流程 聚酰亞胺 的制備 PAA分子量的測(cè)定 1. 烏氏粘度計(jì)原理 流層之間 的切向力 F與兩層間的接觸面積 A和速度差Δ V 成正比，而與兩層間的距離Δ X 成反比 。高聚物摩爾質(zhì)量不僅反映了高聚物分子的大小，而且直接關(guān)系到它的物理性能，是個(gè)重要的基本參數(shù)。與一般的無(wú)機(jī)物或低分子的有機(jī)物不同，高聚物多是摩爾質(zhì)量大小不同的大分子混合物，所以通常所測(cè)高聚物摩爾質(zhì)量是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值