隨著電子、電氣及航空航天工業(yè)的快速發(fā)展，對耐高溫高性能絕緣材料的需求日益增加。聚酰亞胺（PI）作為一種典型的高性能工程高分子材料，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、介電性能和力學(xué)性能，被譽(yù)為目前綜合性能最好的有機(jī)高分子材料之一。由于分子結(jié)構(gòu)中含有大量剛性芳香環(huán)和酰亞胺基團(tuán)，PI在高溫環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于柔性電路板、微電子封裝、絕緣薄膜、航空航天結(jié)構(gòu)件等關(guān)鍵領(lǐng)域。

在實際應(yīng)用中，PI材料通常由液態(tài)前驅(qū)體（如聚酰胺酸溶液）經(jīng)涂布成膜、熱亞胺化或交聯(lián)固化而制備。固化過程的充分與否將直接影響其最終的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、力學(xué)強(qiáng)度及長期熱穩(wěn)定性。因此，利用差示掃描量熱儀（DSC）對PI材料的熱行為進(jìn)行研究，不僅可以確定其Tg，還能夠反映出材料是否存在殘余溶劑、未反應(yīng)低聚物或焓弛豫等現(xiàn)象。

本次實驗對一次固化后的PI薄片樣品進(jìn)行了兩次升溫DSC測試，通過比較兩次升溫過程中的熱流曲線差異，評估樣品的固化程度及熱歷史影響，并準(zhǔn)確獲得其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而為后續(xù)應(yīng)用及工藝優(yōu)化提供參考。

實驗儀器

差示掃描量熱儀（DSC）

上海和晟 HS-DSC-101A 差示掃描量熱儀

儀器參數(shù)

靈敏度：0.001 mW

溫度范圍：-35℃ ~ 600 ℃

溫度波動：±0.01 ℃

升溫速率：0.1 ~ 80 ℃/min

分析

第一次升溫（室溫 → 400 ℃，20 ℃/min）：曲線在 30 ~ 180 ℃ 范圍出現(xiàn)明顯的吸熱凹谷，最大吸熱位置約在 120 ~ 140 ℃ 區(qū)間，隨后基線逐漸回升至平穩(wěn)狀態(tài)。在該次升溫中未出現(xiàn)明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變信號，推測主要為樣品中殘余溶劑、低分子或焓弛豫的釋放，掩蓋了Tg臺階信號。

圖1 第一次升溫DSC曲線

第二次升溫（室溫 → 400 ℃，20 ℃/min）：低溫段基線平穩(wěn)，在 239.72 ℃ 出現(xiàn)T1點（玻璃化轉(zhuǎn)變起始），在 251.79 ℃ 處達(dá)到Tg中點，258.87 ℃ 為玻璃化轉(zhuǎn)變終止溫度。該信號明顯且無其他強(qiáng)吸熱或放熱干擾，說明第一次升溫已消除殘余揮發(fā)與熱史效應(yīng)，使材料本征的Tg得以顯現(xiàn)。

由此可見，一次固化后的PI薄片仍含有一定低分子或未完全反應(yīng)組分，建議在實際應(yīng)用前進(jìn)行二次固化處理，以確保材料在高溫環(huán)境下的尺寸穩(wěn)定性和介電性能。

圖2 第二次升溫DSC曲線

為進(jìn)一步清晰展示玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，圖3給出了帶有T1、Tg及T2標(biāo)注的第二次升溫曲線。

圖3 第二次升溫DSC曲線（標(biāo)注T1、Tg、T2）

結(jié)論

1. 一次固化后的PI薄片在第一次升溫中出現(xiàn)了30–180 ℃范圍內(nèi)的顯著吸熱過程，說明樣品中仍存在殘余溶劑、低分子或未完全反應(yīng)的組分，掩蓋了玻璃化轉(zhuǎn)變信號，表明一次固化工藝并不完全充分。

2. 第二次升溫測試中，在239.72 ℃（T1）至258.87 ℃（T2）范圍內(nèi)出現(xiàn)了清晰的玻璃化轉(zhuǎn)變臺階，其中Tg中點為251.79 ℃，可作為該材料的真實玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

3. 高Tg（約252 ℃）符合芳香族聚酰亞胺的典型性能，說明材料具備較強(qiáng)的鏈段剛性和優(yōu)異的耐熱性，適合應(yīng)用于高溫電子器件、柔性電路及航空航天領(lǐng)域。

4. 為確保長期服役性能和尺寸穩(wěn)定性，建議在實際應(yīng)用前對PI薄片進(jìn)行二次固化或高溫處理，以去除殘余低分子和溶劑，從而提升材料的介電穩(wěn)定性和機(jī)械可靠性。

5. DSC的二次升溫方法能夠有效評估PI的固化程度和玻璃化轉(zhuǎn)變特征，應(yīng)作為PI材料質(zhì)量控制與工藝優(yōu)化的重要測試手段。