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探讨从分子层面表征材料的意义 — 聚酰亚胺(PI)

来源: 沃特世 阅读数:102 时间:2020-09-25 16:16:56

高端聚酰亚胺(PI)材料因其耐高温、低密度、耐疲劳、抗冲击、成型制造可设计性等特点,已成为21世纪颇具潜力的工程塑料,同时也是目前国产化呼声较高的材料之一。在航空、航天、5G天线、柔性印刷电路板、柔性OLED显示等领域都有广泛的应用。材料品质影响着最终产品的合格率、性能和寿命,对其进行深入表征至关重要。

沃特世携手旗下子公司TA仪器参加了“2020第三届全球聚酰亚胺材料技术与应用创新发展论坛”,并于会上分享报告议题“聚酰亚胺关键性能参数剖析”“聚酰亚胺材料(PI)的化学表征手段与案例分享”,从分子层面为新型材料开发和品质把控提供依据。

沃特世大中华区材料科学市场高级经理蔡麒现场报告

TA仪器首席科学家马倩现场报告

现场展位

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多种化学分析的手段均可以应用在聚酰亚胺的表征当中,实现无论是相对分子量、结构信息、还是无需前处理的表面呈像分析。(扫描文末二维码,获取完整报告内容)



1.利用APC(超高效聚合物色谱)
分析分子量分布



首先,我们通过测定聚酰胺酸前体的分子量分布,来评估材料中分子量分布的改善和控制情况,进而判断材料性能。

图1:利用超高效聚合物色谱分析聚酰胺酸(n=5)



2.利用DESI-QTof(解吸电喷雾电离)技术进行表面分析



为了将聚酰亚胺膜表面组分的丰度和分布差异可视化,我们应用了DESI质谱成像技术,材料表面的聚合物添加剂分布情况、表面组分降解情况对比、污染物附着情况、清洁效果、材料表面化学变化等均可实现可视化。

图2:使用DESI-QTof MS分析聚酰亚胺膜

A) 为全谱成像结果 ;B)是同一个点连续10次测定的结果


3.利用热裂解仪 APGC-QTof(大气压气相色谱)对基础聚合物进行结构表征



聚合物结构分析常使用热裂解仪-气相色谱-质谱联用法(Py-GC/MS),但电子轰击电离(EI)会产生大量碎片离子,分析方法的灵敏度和样品的纯度大大增加了谱库比对的难度。

沃特世采用大气压气相色谱(APGC)与高分辨率QTof质谱联用的方法进行聚合物结构表征,可以获得分子离子信息。同时通过二级质谱的碰撞室产生碎片离子,一次运行即可获得分子离子以及相关联的碎片离子的精确质量数信息。此外,使用支持结构表征的UNIFI软件可以轻松评估关键标志物组分的元素组成和化学结构。

图3:A) 元素组成分析和结构表征示例;  B) 热解产物的聚合物结构表征结果

此外,聚酰亚胺在具体应用中具有温度依赖性、湿度依赖性和时间(频率)依赖性。精确测试其热分析以及力学参数,如玻璃化转变、热分解、热变形、热膨胀、水蒸气吸附、模量和阻尼、疲劳和导热系数等,可以获得使用温度、热稳定性、吸湿性、结构稳定性、耐冲击性、寿命周期、散热性等特性。