MWNTs-PI雜化薄膜力、電、熱性能研究.pdf

1、均苯型聚酰亞胺薄膜是分子鏈主鏈中含有酰亞胺基團(tuán)結(jié)構(gòu)的芳雜環(huán)高分子聚合物，因其獨(dú)特高度對稱結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)良機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和電氣絕緣性等，在航空航天、新型能源材料、柔性印刷電路板、電機(jī)槽絕緣及電纜繞包材料中應(yīng)用比較廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對聚酰亞胺薄膜各方面性能也提出了一些新的要求。與此同時，隨著國內(nèi)外對納米科學(xué)技術(shù)越來越多的關(guān)注與投入，納米技術(shù)就此應(yīng)運(yùn)而生，其中納米材料在各種領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用也越來越廣，借此國內(nèi)外學(xué)者開始從事于摻雜納米

2、級粒子對聚酰亞胺薄膜進(jìn)行改性的工作。多壁碳納米管因其獨(dú)特的長纖維狀結(jié)構(gòu)而不同于其它的納米增強(qiáng)材料，有關(guān)其對聚酰亞胺薄膜各項(xiàng)性能的影響機(jī)制的研究備受人們的關(guān)注。
　　本實(shí)驗(yàn)以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4，4′-二胺基二苯醚(ODA)為原材料，N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)為溶劑，以經(jīng)過功能化處理的碳納米管為增強(qiáng)體，用偶聯(lián)劑KH550促進(jìn)兩相的相容性，采用原位聚合的方法制備多壁碳納米管/聚酰胺酸雜化膠液，模擬流延法在自制的鋪膜機(jī)上

3、鋪膜，最后經(jīng)過熱亞胺化過程制備出一系列多壁碳納米管/聚酰亞胺三層雜化薄膜。采用掃描電鏡對聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜的表面和斷面進(jìn)行形貌的觀察。采用紅外光譜儀對處理前后的多壁碳納米管表面和斷面官能團(tuán)的變化進(jìn)行分析，對聚酰亞胺雜化薄膜的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、斷裂伸長率、介電常數(shù)、介電損耗和體積電阻率、擊穿強(qiáng)度和熱分解溫度進(jìn)行測試。
　　測試結(jié)果表明：經(jīng)混酸氧化法和Fenton試劑氧化法處理后的多壁碳納米管，成功的在多壁碳納米管上引入了活性基團(tuán)

4、。將功能化的多壁碳納米管再經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH550修飾后提高了碳納米管與聚酰亞胺基體之間界面的相互作用力，但實(shí)驗(yàn)表明硅烷偶聯(lián)劑的加入并沒有使碳納米管在聚酰亞胺基體中的分散性得到進(jìn)一步的提高。硅烷偶聯(lián)劑KH550的加入可以在某種程度上提高了雜化薄膜的力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)表明經(jīng)KH550修飾的Fenton試劑處理的碳管所制備出的雜化薄膜力學(xué)性能最為優(yōu)異，當(dāng)多壁碳納米管的含量為1 wt％時，拉伸強(qiáng)度達(dá)到極大值約為129MPa左右。偶聯(lián)劑 KH550的

5、加入對雜化薄膜的電學(xué)性能也有不同程度的影響。KH550的加入可以使雜化薄膜介電常數(shù)進(jìn)一步增大并且經(jīng)KH550修飾的Fenton試劑處理的碳納米管使雜化薄膜介電常數(shù)的提高最為顯著。KH550的加入可以適當(dāng)?shù)慕档途埘啺冯s化薄膜的介電損耗，在一定程度上也可以抑制雜化薄膜因摻雜碳納米管而出現(xiàn)的體積電阻率下降的趨勢，并且雜化薄膜的擊穿強(qiáng)度也有了略微的提高。硅烷偶聯(lián)劑KH550的加入沒有影響到聚酰胺酸熱亞胺化閉環(huán)反應(yīng)過程，因此對碳納米管/聚酰亞胺