Влияние барьерного разряда на электрофизические свойства полиимидных пленок
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?ые, у них отсутствует выраженный температурный интервал размягчения. Их строение можно представить общей формулой [15]:
.
Данная работа посвящена изучению свойств пленки, относящейся именно к этой подгруппе полиимидов, со структурной формулой следующего вида:
Высокая термостойкость (химическая устойчивость при нагреве) полиимидов связана со стабилизацией структуры и упрочнением связей за iет эффектов сопряжения благодаря наличию неподеленной пары электронов у гетероатома в цикле (у азота) и атомов с высокой электроотрицательностью (кислород в карбонильных группах). Высокая теплостойкость (деформационная устойчивость при нагреве) полиимидов обусловлена циклоцепным строением макромолекул и межмолекулярным взаимодействием [1].
Первый синтез полиимида из 4аминовталевой кислоты был осуществлен Боджертом и Реншоу в 1908г. Высокомолекулярный ароматический полиимид был синтезирован Эдвардсом и Робинсоном в 1955г. В 60х годах фирма DuPont (США) начала коммерческий выпуск полиимидной пленки Kapton на основе диангидрида пиромеллитовой кислоты и 4,4?-диаминодифенилового эфира [14].
В настоящее время на основе полиимидов разработан широкий ассортимент полимерных материалов: связующие, наполненные композиции, в том числе с использованием непрерывных высокопрочных и высокомодульных волокон, клеи, герметики, пленки [1, 3, 4, 12, 19-21].
Фирма DuPont выпускает несколько типов полиимидных пленочных материалов - Kapton V, Н (для длительной эксплуатации при температурах от 190 до 300 С) и F (с односторонним или двухсторонним фторопластовым покрытием).
Полиимидные пленки со свойствами, близкими к свойствам пленок Kapton, производятся и в России: ПМ1, ПМ1Э, ПМ2, ПМ3, ПМ4, , ПМФ351, ПМФ352, ПММ, ПМА, ПМ1ДА.
Полиимидные пленки характеризуются высокими физико-механическими показателями [1, 13, 14, 22-25]. Они эластичны в широком диапазоне температур, обладают высокой усталостной и долговременной прочностью и низкой ползучестью. Отличаются хорошей устойчивостью к атмосферному старению, воздействию ионизирующих излучений, низких температур и большинства органических растворителей. Они не токсичны, имеют низкое дымовыделение, при удалении из пламени самозатухают. Основной особенностью этого материала является способность сохранять механические и электроизоляционные свойства при длительной эксплуатации в широком интервале температур (от -200С до +220С), возможна кратковременная эксплуатация при температуре до +300С.
В работе [12] изучены рентгенограммы образцов полиимидных пленок Kapton и ПМ. Полученные авторами данные свидетельствуют о том, что пленки Kapton обладают аксиальной текстурой, образующейся за iет преимущественного развития кристаллитов, одна из кристаллических осей которых, связанная с длиной молекулярной цепи, располагается в плоскости пленки. Дифракционная картина, наблюдающаяся на рентгенограммах пленок полиимида ПМ, свидетельствует о существовании в пленке мезоморфной структуры. Известно, что термин мезоморфная структура используется для обозначения промежуточного между кристаллическим и аморфным уровня организации цепей. Упорядоченные области, возникшие в пленке ПМ за iет агрегации вытянутых участков цепи, характеризуются дальним порядком вдоль цепи и несовершенной боковой упаковкой ее фрагментов.
В работах [27-29] дана оценка влияния стабильной мезоморфной структуры в формировании свойств ароматических полиимидов. На основании рентгеновских и дилатометрических данных сделан вывод о том, что для объяснения комплекса упругопрочностных свойств полиимидов необходимо учитывать конформационное строение макроцепи, а также уровень надмолекулярной упорядоченности, который реализуется в твердом состоянии. На примере ориентированных систем показано, что полиимиды, имеющие конформации с небольшими изгибами и образующие плотную упаковку в упорядоченных областях (кристаллическую или мезоморфную), обеспечивают более высокие показатели прочности и модули упругости.
Большое значение для создания полиимидов с заданными свойствами имеют условия проведения их синтеза [1,13]. Исследования связи химического строения полиимидов с условиями реакций их образования и их свойствами провел коллектив Института высокомолекулярных соединений РАН. В лабораториях института были развиты представления о закономерностях поликонденсационных реакций, лежащих в основе современных технологий получения полиимидов [30,31].
Наиболее распространенным является двухстадийный метод получения ароматических полиимидов в результате реакции диангидридов ароматических тетракарбоновых кислот с ароматическими диаминами [13].
На первой стадии образуется высокомолекулярный растворимый форполимер полиимида - полиамидокислота (ПАК):
На второй стадии происходит дегидроциклизация ПАК (имидизация) с образованием конечного продукта - ароматического полиимида:
Вторая стадия реакции может осуществляться термическим или химическим путем [2, 13, 14].
Кинетика процесса твердофазной термической циклизации ПАК подробно описана в работах [14] и [30]. В [30] построены модели этого процесса, подтверждаемые экспериментальными фактами.
Проведен анализ роли процессов распада и ресинтеза ПАК и сделан вывод, что эти процессы серьезно влияют на конечные свойства полимера. Существенным недостатком термической циклизации является ухудшение механических свойств материала на промежуточных