聚酰亞胺基復(fù)合泡沫的制備與性能研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)材料是一種具有優(yōu)異性能的聚合物材料，該種材料由于具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能、化學(xué)性能以及耐高低溫性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域、微電子領(lǐng)域和通訊等高技術(shù)領(lǐng)域。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究者對(duì)PI材料進(jìn)行研究，對(duì)其研究方向正朝著高性能化、多功能化和低成本化發(fā)展。PI的耐高低溫性能和優(yōu)異的物理機(jī)械性能，為通過(guò)納米改性該P(yáng)I材料提供了重要的性能保證，也因此獲得了眾多研究者對(duì)該領(lǐng)域研究的青睞。
　　本文以PI泡沫材料為基體，選擇三種

2、不同特性的粒子（金屬Ag納米粒子、Fe3O4磁性粒子及羥基化石墨微片）為摻雜填料，獲得了一系列摻雜填料含量不同的PI基復(fù)合泡沫。對(duì)這三種PI基復(fù)合泡沫材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，分析不同摻雜填料及其摻雜含量對(duì)PI基復(fù)合泡沫的結(jié)構(gòu)及其性能的影響。測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本實(shí)驗(yàn)采用直接離子交換自金屬化法所制備獲得的Ag納米是納米級(jí)的。Ag納米粒子在PI復(fù)合泡沫中存在輕微的團(tuán)聚現(xiàn)象。XRD分析表明，PI/ Ag泡沫的XRD曲線在2θ為38.45°、44.1

3、°、64.55°、77.6°處出現(xiàn)了特征衍射峰，分別對(duì)應(yīng)于銀粒子的(111)、(200)、(220)、(311)晶面，證實(shí)本實(shí)驗(yàn)中所制備的單質(zhì)Ag是面心立方晶系的，且曲線的衍射峰峰形尖銳，均無(wú)雜峰，說(shuō)明單質(zhì)Ag的結(jié)晶性能良好。熱性能分析表明， Ag納米粒子的引入對(duì)PI基復(fù)合泡沫的初始熱分解溫度幾乎沒(méi)有影響。紅外測(cè)試結(jié)果表明Ag納米粒子的引入并沒(méi)有破壞PI基泡沫材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)。SEM測(cè)試結(jié)果表明隨著前體溶液中初始含Ag量w(Ag)逐漸增加

4、，PI/Ag復(fù)合泡沫中Ag納米粒子的空間分布密度明顯增大，Ag納米粒子的尺寸不斷減小。通過(guò)紫外測(cè)試可以知道隨著Ag納米粒子含量的增加，PI/Ag復(fù)合泡沫的反射率逐漸增加。并且反射率與Ag納米粒子含量之間有良好的線性關(guān)系，但Ag納米粒子含量增加到一定量后反射率與Ag納米粒子含量之間不再呈線性關(guān)系，PI/Ag復(fù)合泡沫的反射率隨Ag納米粒子含量的增加變化越來(lái)越小。
　　當(dāng)以羥基化石墨微片為填料時(shí)，掃描電鏡表明所制備的石墨微片直徑為微米級(jí)

5、且能較好的分散在PI泡沫基體中。將石墨微片摻雜到PI泡沫基體中對(duì)石墨微片的結(jié)晶幾乎沒(méi)有影響。通過(guò)FT-IR分析測(cè)試可知，在PI/石墨微片復(fù)合泡沫中引入的石墨微片對(duì)PI泡沫化學(xué)結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有影響。DSC測(cè)試結(jié)果顯示出PI/石墨微片復(fù)合泡沫具有比較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，能夠保證在較高溫度環(huán)境下材料的正常使用。從TGA分析測(cè)試可知， PI/石墨微片復(fù)合泡沫熱穩(wěn)定性與純PI泡沫相比有所提高，說(shuō)明石墨微片在一定程度上能夠提高聚合物材料的熱穩(wěn)定性。通過(guò)

6、SEM對(duì)PI/石墨微片復(fù)合泡沫材料的微觀泡孔結(jié)構(gòu)及其粒子分散狀態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)果表明石墨微片與PI泡沫基體緊密結(jié)合且在PI泡沫中均勻分散。通過(guò)力學(xué)性能測(cè)試可以看出，在PI/石墨微片復(fù)合泡沫中引入石墨微片使得泡沫基體輕度變硬，同時(shí)柔韌性有所降低。
　　當(dāng)選擇Fe3O4磁性粒子為填料時(shí)，通過(guò)紅外光譜分析，純PI泡沫與不同F(xiàn)e3O4含量的PI/ Fe3O4復(fù)合泡沫材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)基本相同，F(xiàn)e3O4的加入對(duì)PI泡沫基體的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有明顯的影響

7、。通過(guò)SEM測(cè)試得出，隨著Fe3O4磁性納米粒子含量的逐漸增加，F(xiàn)e3O4磁性納米粒子粒徑逐漸減小，但當(dāng)Fe3O4納米粒子在PI基復(fù)合泡沫中達(dá)到10 wt％時(shí)會(huì)發(fā)生輕微的團(tuán)聚現(xiàn)象。通過(guò)XRD測(cè)試可知，不同F(xiàn)e3O4納米粒子摻雜量的PI/ Fe3O4復(fù)合泡沫的結(jié)晶性能良好，而且均沒(méi)有雜峰。通過(guò)TG測(cè)試得出，不同F(xiàn)e3O4納米粒子摻雜量的PI/ Fe3O4復(fù)合泡沫的分解溫度與PI泡沫材料的分解溫度相差較小，說(shuō)明Fe3O4納米粒子對(duì)PI泡沫基