改性氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的合成与性能研究

摘要

聚酰亚胺以其耐热性好、强度高等优点而受到了广泛的关注，然而随着先进技术的发展，对聚酰亚胺的性能要求也越来越高。近年来，石墨烯和其衍生物因具有优异的性能吸引了科研人员的兴趣，而添加石墨烯或其衍生物来提高聚酰亚胺的综合性能也成为了引人注目的研究方向。
　　本文通过经典的 Hummers法制备了表面带有含氧活性基团的氧化石墨烯(GO)，并通过苯基异氰酸酯对其进行化学改性，制备改性的氧化石墨烯(mGO)。采用SEM、FT-IR、Raman、XRD、XPS对改性前后的GO进行表征，结果表明成功合成了GO和mGO；通过Uv-vis对改性前后的GO进行了分散性研究，结果表明GO在DMF中的分散性与在H2O中相当，且mGO在DMF中分散效果高于GO。
　　选用4,4’-二氨基二苯醚(ODA)、4,4’-二氨基苯甲烷(MDA)为二胺单体，选用3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)为二酐单体，采用原位聚合法合成了一系列不同 GO和mGO含量的聚酰亚胺复合薄膜，采用FT-IR、XRD、SEM、TGA、DSC、接触角测试、吸水率测试和万能拉伸测试等方法对复合薄膜的结构和性能进行表征和分析。结果表明， GO和mGO与PI基体具有很好的相容性，GO和mGO的加入会影响复合薄膜的红外吸收峰强度、位置和结晶性，且mGO的加入能使得聚酰亚胺的晶体取向结构更有序；复合薄膜均具有良好的热稳定性，玻璃化转变温度Tg均高于355℃，且PI1型复合薄膜的热稳定性高于PI0型复合薄膜；复合薄膜均具有一定的疏水性，接触角都大于纯聚酰亚胺薄膜，且吸水率随着GO和mGO含量的提升而降低；GO和mGO的加入提高了复合薄膜的拉伸强度和拉伸模量，而断裂伸长率降低。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 氧化石墨烯的研究进展

1.3 聚酰亚胺的研究进展

1.4 本论文的选题依据及研究内容

第2章 实验部分

2.1 实验药品及仪器

2.2 实验方案

2.3 氧化石墨烯的制备与改性

2.4 复合薄膜的制备

2.5 实验表征方法

2.6 本章小结

第3章 改性氧化石墨烯的表征与分析

3.1 氧化石墨烯的结构表征

3.2 改性氧化石墨烯的结构表征

3.3 分散性的测试

3.4 本章小结

第4章 改性氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的性能研究

4.1 复合薄膜的红外光谱分析

4.2 复合薄膜的XRD分析

4.3 复合薄膜的SEM分析

4.4 复合薄膜的热性能分析

4.5 复合薄膜的接触角分析

4.6 复合薄膜的吸水率分析

4.7 复合薄膜的机械性能分析

4.8 本章小结

结论

参考文献

致谢