高性能聚酰亞胺-碳納米管復(fù)合薄膜的制備及研究.pdf

1、碳納米管于1991年被日本科學(xué)家Lijima發(fā)現(xiàn)以后，就因?yàn)槠洫?dú)特的結(jié)構(gòu)、化學(xué)性能、電性能和熱性能而廣受大家關(guān)注。大家認(rèn)為，在聚合物基體中摻入碳納米管能增強(qiáng)復(fù)合材料的綜合性能。芳香型聚酰亞胺是一類具有優(yōu)異耐熱性能、低介電常數(shù)、高機(jī)械強(qiáng)度的功能性高分子材料，通過(guò)碳納米管納米復(fù)合改性聚酰亞胺將是提高聚酰亞胺綜合性能的有效途徑。
　　 然而，由于碳納米管的不溶性和高度無(wú)機(jī)相使得碳納米管在聚合物基體中的均勻分散成為一大難題，因此，碳納米

2、管在摻雜前需要進(jìn)行表面有機(jī)改性。在本論文中，多壁碳納米管先經(jīng)過(guò)有機(jī)分子改性后，再分別通過(guò)液相共混法和原位聚合法復(fù)合改性聚酰亞胺，并通過(guò)紅外光譜、紫外-可見(jiàn)吸收光譜、X射線衍射、掃描電鏡和原子力顯微鏡等對(duì)復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，同時(shí)也對(duì)其機(jī)械性能、熱學(xué)性能、電性能及太陽(yáng)光吸收性能進(jìn)行了測(cè)試。本論文的主要研究工作如下：
　　 1.通過(guò)市購(gòu)羥基多壁碳納米管(MWNTs-OH)與3-氨丙級(jí)三乙氧基硅烷(KH550)和3，3'，4，4"

3、-二苯醚四羧酸二酐(ODPA)反應(yīng)得到了氨基化多壁碳納米管(MWNTs-NH2)和酸酐化多壁碳納米管(MWNTs-COOOC)，并通過(guò)元素分析、紅外光譜和熱失重分析得到證實(shí)。與MWNTs-OH相比，改性后的MWNTs的有機(jī)相容性得到了提高。
　　 2.以對(duì)苯二酚為起始原料，通過(guò)三步反應(yīng)合成了一種含氟不對(duì)稱二胺單體-1,4-(2'-三氟甲基-4'，4"-二氨基苯氧基)苯(PAPB)。
　　 3.以含氟不對(duì)稱二胺(PAPB)

4、、醚二酐(ODPA)和MWNTs-NH2為原料，NMP為溶劑，采用液相法制備了MWNTs-g-PI復(fù)合薄膜，所得到的復(fù)合薄膜表現(xiàn)出比純聚酰亞胺薄膜更好的熱性能、機(jī)械性能以及導(dǎo)電性。在碳納米管含量為0.6 wt％時(shí)，復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別提高了25.1 MPa和0.52 GPa，同時(shí)，其體積電阻率和表面電阻率分別降低了6個(gè)數(shù)量級(jí)和7個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到了抗靜電材料的標(biāo)準(zhǔn)。
　　 4.以含氟不對(duì)稱二胺(PAPB)、醚二酐(ODP