三元共聚高介电性能聚酰亚胺的制备与性能研究

作     者：曹贤武 姚志强 黄其隆 曾佩佩 赵婉婧 CAO Xianwu;YAO Zhiqiang;HUANG Qilong;ZENG Peipei;ZHAO Wanjing

作者机构：华南理工大学机械与汽车工程学院/广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室/聚合物新型成型装备国家工程研究中心/聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东广州510640 

出 版 物：《华南理工大学学报(自然科学版)》 (Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition))

年 卷 期：2025年第53卷第1期

页      面：92-100页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52173035) 

主　　题：聚酰亚胺 三元共聚 高介电常数 低介电损耗 

摘      要：目前,能源领域不断发展,对电容器要求不断提高,兼具高温性能和高储能的电容器已成为研究热点。其中高储能密度即要求其具备高介电常数和低介电损耗。特种工程材料聚酰亚胺(PI)因其耐高温性能而备受人们青睐,但其较低储能密度制约其应用。为更好地利用聚酰亚胺的耐高温性能,从其合成原料的多样性出发,寻找优异合成路线,该研究以制备高介电常数与低介电损耗聚酰亚胺(PI),研究同分异构体2,3,3 ,4 -联苯四甲酸二酐(a-BPDA)和3,3 ,4,4 -联苯四酸二酐(s-BPDA)对聚酰亚胺介电性能的影响为目标,以a-BPDA、s-BPDA、3,3 ,4,4 -二苯甲酮四酸二酐(BTDA)、4,4 -双(3-氨基苯氧基)二苯基砜(m-BAPS)为原料,通过三元共聚制备了PI薄膜,从而验证方案可行性。在此基础上调配原料比例,探究最佳性能时各种原料配比。并运用傅里叶红外光谱(FTIR)分析、X射线衍射(XRD)分析、热性能分析和介电性能分析对薄膜进行表征。实验结果表明:a-BPDA、s-BPDA、BTDA和m-BAPS可成功合成聚酰亚胺薄膜;合成的薄膜仍可以保持较高的热学性能,其中a-BPDA和s-BPDA分别将聚酰亚胺的玻璃化转变温度最高提升至245.8℃和239.1℃。s-BPDA与a-BPDA对聚酰亚胺的介电性能产生不同影响,当s-BPDA与BTDA物质的量比为3∶2时,在1000Hz下sPI介电常数为4.25,介电损耗为0.0029,当a-BPDA与BTDA物质的量比为3∶2时,aPI介电常数为3.49,介电损耗为0.0023;综合对比下,s-BPDA对于聚酰亚胺的热学性能和介电性能改善效果更加明显。