聚酰亞胺基復合膜的制備及性能研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對材料性能提出了越來越高的要求。聚酰亞胺是一種重要的工程塑料，具有良好的綜合性能，是耐熱等級最高的聚合物材料之一，廣泛應用在航天航空、電子電氣等產(chǎn)業(yè)中。鈦酸鋇(BaTiO3)是一種具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(ABO3)的介電材料，它具有鐵電、壓電、高介電常數(shù)和正溫度系數(shù)效應等優(yōu)異的電學性能，因此它成為高介電陶瓷電容器的主要原材料，而且關(guān)于鈦酸鋇及摻雜鈦酸鋇的制備和介電性能研究也一直是研究的熱點。有機-無機復合材料綜合了有機物和無

2、機物各自的優(yōu)點，在力學、熱學、光學、電磁學及生物學等方面具有許多優(yōu)異的性能，已經(jīng)成為國內(nèi)外新型復合材料研究的熱點。其中聚合物/陶瓷復合材料就是重要的一類復合材料，它結(jié)合了陶瓷材料和聚合物材料的優(yōu)點，通過制備研究，有望得到機械性能優(yōu)良、成型工藝簡單的高介電復合材料，是一種很有發(fā)展前景的電子材料。
　　 本文選取熱性能優(yōu)良的聚酰亞胺(PI)作為基體，選取鈦酸鋇和鋯鈦酸鈣鋇兩種無機粉體作為分散相。分別采用溶液混合法和原位聚合法兩種制備

3、方法將無機粒子分散到聚酰亞胺基體中，制備出聚酰亞胺/鈦酸鋇復合膜和聚酰亞胺/鋯鈦酸鈣鋇復合膜。并且分別利用原子力顯微鏡、熱重分析和介電譜對薄膜的表面形貌、熱性能和介電性能等方面進行了表征和測試。本研究主要工作如下：
　　 1.聚酰亞胺/鈦酸鋇復合膜溶液聚合法，原位聚合法分別制備出聚酰亞胺/鈦酸鋇復合膜，并通過AFM、TEM、XRD、TGA等對其進行表征。兩種方法均可以成功制備出復合膜，且材料的熱穩(wěn)定性相應提高。溶液混合法和原位聚

4、合法制備的復合膜經(jīng)XRD分析，制備膜的過程中無機粒子的晶型均未發(fā)生變化。比較兩種制備工藝制備出的復合膜結(jié)構(gòu)及性能。原位聚合法制備的復合膜，其中BaTiO3較均勻的分散在基體中。介電性能方面，原位聚合法制備的PI/BaTiO3復合膜的介電性能要優(yōu)于溶液共混法制備得到的復合膜。在室溫，1kHz頻率下，原位聚合法得到的復合膜的介電常數(shù)可達19，高于溶液混合法制備復合膜的介電常數(shù)，而原位聚合法復合膜的介電損耗卻低于溶液混合法的復合膜。主要出于原

5、位聚合法得到的復合膜中的兩相界面優(yōu)于溶液共混法得到的復合膜。
　　 2.聚酰亞胺/鋯鈦酸鈣鋇復合膜溶液混合法，原位聚合法分別制備出聚酰亞胺/鋯鈦酸鈣鋇復合膜，并對復合膜的性能進行了研究，包括：TEM、AFM、XRD、熱失重分析和介電性能測試。結(jié)果表明，鋯鈦酸鈣鋇粒子可以均勻地分散在聚酰亞胺基體中，而且晶型穩(wěn)定；隨著粒子含量的增加，復合膜熱穩(wěn)定性有所提高，同時引起相對介電常數(shù)升高和介質(zhì)損耗角正切值的提高。原位聚合法制備的PI/(B