差示扫描量热仪DSC测试聚酰亚胺（PI）玻璃化转变温度

随着电子、电气及航空航天工业的快速发展，对耐高温高性能绝缘材料的需求日益增加。聚酰亚胺（PI）作为一种典型的高性能工程高分子材料，具有优异的热稳定性、介电性能和力学性能，被誉为目前综合性能最好的有机高分子材料之一。由于分子结构中含有大量刚性芳香环和酰亚胺基团，PI在高温环境下仍能保持稳定的物理和化学性能，广泛应用于柔性电路板、微电子封装、绝缘薄膜、航空航天结构件等关键领域。

在实际应用中，PI材料通常由液态前驱体（如聚酰胺酸溶液）经涂布成膜、热亚胺化或交联固化而制备。固化过程的充分与否将直接影响其最终的玻璃化转变温度（Tg）、力学强度及长期热稳定性。因此，利用差示扫描量热仪（DSC）对PI材料的热行为进行研究，不仅可以确定其Tg，还能够反映出材料是否存在残余溶剂、未反应低聚物或焓弛豫等现象。

本次实验对一次固化后的PI薄片样品进行了两次升温DSC测试，通过比较两次升温过程中的热流曲线差异，评估样品的固化程度及热历史影响，并准确获得其玻璃化转变温度，从而为后续应用及工艺优化提供参考。

实验仪器

差示扫描量热仪（DSC）

上海和晟 HS-DSC-101A 差示扫描量热仪

仪器参数

灵敏度：0.001 mW

温度范围：-35℃ ~ 600 ℃

温度波动：±0.01 ℃

升温速率：0.1 ~ 80 ℃/min

分析

第一次升温（室温→ 400 ℃，20 ℃/min）：曲线在30 ~ 180 ℃ 范围出现明显的吸热凹谷，最大吸热位置约在 120 ~ 140 ℃ 区间，随后基线逐渐回升至平稳状态。在该次升温中未出现明显的玻璃化转变信号，推测主要为样品中残余溶剂、低分子或焓弛豫的释放，掩盖了Tg台阶信号。

图1 第一次升温DSC曲线

第二次升温（室温→ 400 ℃，20 ℃/min）：低温段基线平稳，在239.72 ℃ 出现T1点（玻璃化转变起始），在 251.79 ℃ 处达到Tg中点，258.87 ℃ 为玻璃化转变终止温度。该信号明显且无其他强吸热或放热干扰，说明第一次升温已消除残余挥发与热史效应，使材料本征的Tg得以显现。

由此可见，一次固化后的PI薄片仍含有一定低分子或未完全反应组分，建议在实际应用前进行二次固化处理，以确保材料在高温环境下的尺寸稳定性和介电性能。

图2 第二次升温DSC曲线

为进一步清晰展示玻璃化转变温度，图3给出了带有T1、Tg及T2标注的第二次升温曲线。

图3 第二次升温DSC曲线（标注T1、Tg、T2）

结论

1. 一次固化后的PI薄片在第一次升温中出现了30–180 ℃范围内的显著吸热过程，说明样品中仍存在残余溶剂、低分子或未完全反应的组分，掩盖了玻璃化转变信号，表明一次固化工艺并不完全充分。

2. 第二次升温测试中，在239.72 ℃（T1）至258.87 ℃（T2）范围内出现了清晰的玻璃化转变台阶，其中Tg中点为251.79 ℃，可作为该材料的真实玻璃化转变温度。

3. 高Tg（约252 ℃）符合芳香族聚酰亚胺的典型性能，说明材料具备较强的链段刚性和优异的耐热性，适合应用于高温电子器件、柔性电路及航空航天领域。

4. 为确保长期服役性能和尺寸稳定性，建议在实际应用前对PI薄片进行二次固化或高温处理，以去除残余低分子和溶剂，从而提升材料的介电稳定性和机械可靠性。

5. DSC的二次升温方法能够有效评估PI的固化程度和玻璃化转变特征，应作为PI材料质量控制与工艺优化的重要测试手段。