石墨烯-聚酰亞胺復合薄膜的制備及其碳化研究.pdf

1、本文以石墨烯及其聚酰亞胺復合薄膜為研究對象，重點分析了石墨烯對聚酰亞胺薄膜熱穩(wěn)定、力學、導電等性能的提高，在此基礎上，研究了石墨烯誘導聚酰亞胺碳化，緩解碳膜收縮變形等問題。主要研究內容包括：
　?、胚x用均苯型、聯(lián)苯型、酮酐型聚酰亞胺，對聚酰亞胺制備中的加料順序、單體配比、反應時間、反應溫度等粘度影響因素和固化溫度進行研究。在此基礎上，對三種PI薄膜進行性能分析，發(fā)現(xiàn)三者的熱穩(wěn)定性相當，可達到560℃，但酮酐型聚酰亞胺殘?zhí)悸矢哂谄渌?/p>

2、兩者，韌性也最佳。同時，其光學性能和電絕緣性最佳，可見光區(qū)域透光性大于80％，體積電阻率達到2.45×1014Ω·m。
　?、撇捎肏ummers法制備了氧化石墨，進一步高溫熱還原制備了石墨烯。利用熱分析法研究了石墨烯的熱分解，說明了高溫熱還原的實驗依據(jù)。通過對還原前后的石墨烯進行SEM、TEM、XRD等分析，證明其還原后保持了較好的空間褶皺結構，且出現(xiàn)了特有的衍射峰，表明石墨烯的還原程度較高。
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3、量的石墨烯/聚酰亞胺（酮酐型）薄膜，通過XRD、FTIR等手段對石墨烯在聚酰亞胺中的分散狀態(tài)進行研究，發(fā)現(xiàn)1.0%的石墨烯能有效地促使聚酰亞胺形成晶粒。耐熱性研究發(fā)現(xiàn)石墨烯提高了PI薄膜的熱穩(wěn)定性，尤其當含量為0.5%時，其熱分解溫度Td5從純聚酰亞胺薄膜的525℃提高到565℃。拉伸性能結果表明石墨烯含量為1.0%時，復合薄膜的拉伸強度達到501.3±3MPa，提高了92.7%，斷裂延伸率提高了175%。透光性分析發(fā)現(xiàn)復合薄膜的透光率

4、隨石墨烯含量增加顯著降低。導電性研究表明薄膜隨石墨烯的增加電阻率逐漸降低，其電阻率達到4.0×107Ω·m（石墨烯含量為2.0%），滿足抗靜電要求。
　?、葘秃媳∧みM行不同溫度下的碳化，研究了碳膜的形貌、結構及其性能。發(fā)現(xiàn)800℃前，碳膜因熱解而缺陷較多，800℃后，碳膜的結構趨于光滑平整。石墨烯含量為1.0%時誘導作用顯著。一方面，加速了碳化進程；另一方面，它與聚酰亞胺基碳膜之間有強烈的π-π交疊作用，碳化時誘導聚酰亞胺沿著石