氧化石墨烯的硅氧烷化及其增強(qiáng)聚酰亞胺的研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)是指分子鏈中含有酰亞胺環(huán)的一類聚合物。由于PI具有優(yōu)異的熱性能、優(yōu)異的力學(xué)性能、高耐化學(xué)性、低介電常數(shù)以及良好的抗輻射性能，使PI廣泛應(yīng)用于航空航天工程、非線性光學(xué)器件、波導(dǎo)效應(yīng)材料、液晶顯示器以及電子工業(yè)中封裝裝置。然而，由于PI主鏈上含有苯環(huán)和酰亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其存在剛性大和可加工性差等缺點(diǎn)，最終限制了它在高技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單功能材料已不能滿足高性能領(lǐng)域的要求。因此，運(yùn)用分子設(shè)計(jì)和分子工程獲

2、得多功能材料的復(fù)合，以實(shí)現(xiàn)材料性能的互補(bǔ)和優(yōu)化。近年來(lái)，由于氧化石墨烯(GO)具有優(yōu)異的物理和化學(xué)特性，復(fù)合材料已成為材料科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)和新的增長(zhǎng)點(diǎn)，這也為制備高性能PI材料提供了一個(gè)新機(jī)遇。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　(1)本文采用Hummers法和超聲剝離工藝制備了GO。分析結(jié)果表明，GO的片層厚度大約為0.822 nm。此外，GO表面上含有豐富的含氧官能團(tuán)，有利于與柔性含硅二胺(DSX)的胺基反應(yīng)，

3、最終獲得硅氧烷化的氧化石墨烯(DSX-GO)。分析結(jié)果表明，DSX-GO具有較好的分散性和熱穩(wěn)定性。
　　(2)利用原位聚合的方法，制備了不同含量GO的PI/GO膜。紅外和掃描電鏡測(cè)試結(jié)果證明，GO的引入沒(méi)有破壞PI基體的結(jié)構(gòu)。熱重分析和拉伸試驗(yàn)進(jìn)一步證明，隨著GO含量的增加，聚酰亞胺/氧化石墨烯(PI/GO)復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能有一定程度提高。此外，隨著GO含量的增加，PI/GO復(fù)合膜的介電常數(shù)低于純PI膜。然而，由于GO

4、表面有豐富的含氧官能團(tuán)，使其在PI基體中發(fā)生團(tuán)聚，減弱了GO和PI基體之間的相互作用。
　　(3)在上述研究的基礎(chǔ)上，DSX功能化GO，然后通過(guò)DSX-GO來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)了GO和PI基體之間的相互作用。結(jié)果表明，與PI/GO復(fù)合膜的性能相比，隨著DSX-GO含量的增加，聚酰亞胺/硅氧烷化氧化石墨烯(PI/DSX-GO)復(fù)合膜的性能明顯地改善。此外，結(jié)果同樣表明，PI/DSX-GO復(fù)合膜的熱分解溫度達(dá)到510℃。PI/DSX-GO復(fù)合