納米二氧化硅致孔劑制備多孔聚酰亞胺微球的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的日新月異，人們對材料性能的要求也逐漸提高，材料的更新?lián)Q代已成為人類發(fā)展進化的標志之一。有機聚合物多孔材料兼具有機高聚物和多孔材料兩者的優(yōu)點，越來越受到廣大學者的重視。聚酰亞胺(PI)作為一類極具代表性的耐熱材料，因其還具有良好的電絕緣性、耐磨性、耐化學性、耐輻射等突出特性，使其不但應(yīng)用于結(jié)構(gòu)材料，還作為功能材料來使用，被廣泛用于機械、航空航天、石油化工等先進科技領(lǐng)域，成為全球尖端科技領(lǐng)域耀眼的新型材料之一。
　　

2、本文從傳統(tǒng)的懸浮聚合法制備多孔聚合物微球得到啟示，綜合溶膠-凝膠法和共混法制備復(fù)合材料的優(yōu)點和不足,以納米二氧化硅(SiO2)溶膠為無機硅源，以O(shè)DA、PMDA為單體，通過原位聚合法首先得到高SiO2含量的PI/SiO2納米復(fù)合微球，后經(jīng)HF刻蝕處理，去除致孔劑，得到多孔PI微球。研究中，對PI/SiO2納米復(fù)合微球的化學結(jié)構(gòu)組成、聚集態(tài)的影響因素、熱性能及多孔PI微球的化學組成、孔道形貌、耐熱性能等進行了考察研究，得到如下結(jié)論:

3、>　　1.在聚合物PI基體中摻雜SiO2對PAA的亞胺化過程和程度沒有影響，PI-SiO2兩相中存在化學鍵合作用。隨著復(fù)合體系中納米SiO2粒徑的減小，其在PI基體中的分散性減弱，趨于團聚;隨著無機組分含量的增加(45 wt％、60 wt％、75 wt％)，復(fù)合微球的兩相聚集態(tài)呈現(xiàn)明顯的變化，表面無機組分的覆蓋率增加，兩相結(jié)合界面趨于模糊。當SiO2含量為60 wt％時，兩相出現(xiàn)半互穿網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。
　　2.當采用無水體系制備復(fù)合微球

4、時，所得微球粒徑較大，球形完美，球表面兩相結(jié)合界面模糊、互相滲透，內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈互穿網(wǎng)絡(luò)狀;制備體系中含水時，復(fù)合微球粒徑較小，球形不規(guī)則，球表面SiO2納米粒子單分散存在，兩相界面清晰、互相契合，部分無機SiO2納米粒子呈現(xiàn)半暴露狀。
　　3.引入結(jié)晶度差、非晶態(tài)的無機二氧化硅組分，在某種程度上削弱了PI基體半結(jié)晶的有序性。但是改善了PI微球的熱穩(wěn)定性。
　　4.得到的復(fù)合微球，經(jīng)HF刻蝕處理，成功得到具有多孔結(jié)構(gòu)的PI微球，

5、其表面和內(nèi)部孔道明顯，孔徑約70-120 nm，甚至達微米級，孔道之間互相連通，孔分布不是很均勻，其熱分解溫度可達500℃（失重5 wt％）。
　　5.無水體系得到的PI微球其表面基本觀察不到孔，而內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)清晰，孔隙分布較密，且為通孔;有水體系得到的微球表面和內(nèi)部具有通孔結(jié)構(gòu)。
　　6.納米SiO2粒子致孔劑尺寸不同得到的多孔形貌不同。100 nm的粒子制得的孔結(jié)構(gòu)，空洞清晰、明顯，孔道結(jié)構(gòu)不規(guī)整;當采用20 nm的粒子作