多壁碳納米管-聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、碳納米管具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，是聚合物基復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體。聚酰亞胺是一類(lèi)重要的功能高分子材料，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)它的性能也提出了更高的要求。鑒于有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合在聚合物材料改性方面的應(yīng)用，通過(guò)與碳納米管復(fù)合也不失為進(jìn)一步提高聚酰亞胺各項(xiàng)性能的有效手段。 本文分別通過(guò)原位聚合法和溶膠-凝膠法制備了兩種多壁碳納米管/聚酰亞胺復(fù)合薄膜(MWNTs-s-PI和MWNTs-g-PI)。借助紅外光譜、紫外-可見(jiàn)吸收光譜、X射

2、線衍射以及透射電鏡等現(xiàn)代表征手段對(duì)復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征分析。對(duì)比了兩種復(fù)合薄膜的機(jī)械性能、熱學(xué)性能以及太陽(yáng)光的吸收和反射性能，并進(jìn)行了全面討論。本論文的主要研究工作如下： 1.對(duì)多壁碳納米管進(jìn)行了純化和酸化處理。測(cè)試結(jié)果表明，用濃鹽酸超聲波處理2h即可有效地除去里面所含的金屬催化劑、無(wú)定形碳及灰燼等雜質(zhì)；用2.6 mol/L的稀硝酸回流氧化48h左右即可在多壁碳納米管表面接枝上足夠多的羧基，并且保持了較完整的結(jié)構(gòu)，得到酸化多

3、壁碳納米管。 2.以純化多壁碳納米管、醚二胺(ODA)和醚二酐(ODPA)為原料，NMP為溶劑，采用原位聚合法制備了MWNTs-s-PI復(fù)合薄膜。性能測(cè)試結(jié)果表明：多壁碳納米管含量為0.5wt％時(shí)，MWNTs-s-PI復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量相對(duì)于純PI薄膜的129.2MPa和2.6GPa分別提高了8.8MPa(6.8％)和0.3GPa(11.5％)；含量為2 wt％時(shí)，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從267.5℃降到250.1℃(降低了1

4、7.4℃，6.5％)，對(duì)太陽(yáng)光的吸收率則從17％提高到65％。 3.以酸化多壁碳納米管、醚二胺(ODA)和醚二酐(ODPA)為原料，NMP為溶劑，采用溶膠-凝膠法制備了MWNTs-g-PI復(fù)合薄膜。性能測(cè)試結(jié)果表明：MWNTs-g-PI復(fù)合薄膜的機(jī)械強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增加后減小的變化趨勢(shì)，在多壁碳納米管含量為0.5wt％左右達(dá)到一個(gè)最大值，拉伸強(qiáng)度和楊氏模量相對(duì)于純PI-NH2薄膜的127MPa和2.5GPa分別提高了28.4MPa(