石墨烯-聚酰亞胺納米復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)的一類聚合物，自上世紀(jì)60年代投入應(yīng)用以來(lái)，以其優(yōu)異的熱性能，介電性能和機(jī)械性能等使其成為電子，化工和航天等工業(yè)領(lǐng)域的首選高分子材料。隨著高新科技的發(fā)展，普通聚酰亞胺材料已經(jīng)不能滿足高新科技產(chǎn)品的制造對(duì)材料性能的要求，因此聚酰亞胺改性就成為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)。石墨烯具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性，作為復(fù)合材料的增強(qiáng)材料，已成為復(fù)合材料領(lǐng)域的一個(gè)研究重點(diǎn)。
　　 本課題首先采用改性Hummers法制備了

2、氧化石墨，并通過(guò)超聲剝離法得到了層狀分離的氧化石墨烯(GO)。通過(guò)多種表征手段，如FTIR、XRD、Raman、FAM、UV-vis等測(cè)試，對(duì)制備的氧化石墨烯進(jìn)行了分析。
　　 采用對(duì)苯二胺(PDA)和聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA)作為單體，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)為溶劑，合成聚酰亞胺的前驅(qū)體聚酰胺酸(PAA)溶液，采用原位聚合法和直接共混法制備了GO/PAA復(fù)合溶液。對(duì)原位聚合法制備的溶液進(jìn)行了動(dòng)態(tài)流變性能測(cè)試，結(jié)果表明，

3、隨著GO含量的增加，GO/PAA納米復(fù)合溶液的儲(chǔ)能模量和損耗模量增加，力學(xué)損耗減小，復(fù)數(shù)粘度增加;隨著頻率的增加，GO/PAA納米復(fù)合溶液儲(chǔ)能模量和損耗模量增加，復(fù)數(shù)粘度減小，出現(xiàn)明顯的切力變稀的現(xiàn)象;此外，隨著溫度的升高，儲(chǔ)能模量和損耗模量下降，力學(xué)損耗及復(fù)數(shù)粘度也下降。
　　 將GO/PAA采用流延成膜的方法，并進(jìn)行熱酰亞胺化，得到石墨烯/聚酰亞胺(G/PI)復(fù)合薄膜。采用FTIR、SEM、TGA、DMA、拉伸強(qiáng)力儀對(duì)納米復(fù)

4、合材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和性能分析。研究結(jié)果表明，氧化石墨烯的加入改善了聚酰亞胺的熱穩(wěn)定性和熱分解特性，起始分解溫度由594℃上升到石墨烯含量為4％時(shí)的606℃，復(fù)合薄膜的熱分解活化能較之純聚酰亞胺薄膜有明顯提高，由211KJ/mol增至石墨烯含量為4％時(shí)的305KJ/mol，熱穩(wěn)定得到明顯增強(qiáng)。DMA結(jié)果表明，石墨烯的加入使得PI薄膜的儲(chǔ)能模量和損耗模量均有所提高，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由350℃提高到石墨烯含量為2％時(shí)的370℃。SEM結(jié)果表明