MWNTs表面处理及其对PI薄膜力、电、热性能的影响

摘要

聚酰亚胺(PI)薄膜基于其本身的高绝缘性能、耐高低温性能、高强度等优点，在F、H级电机、变压器、电器绝缘、柔性印刷线路板、手机、电脑等电器电子行业具有广泛应用[1-2]。然而，随着对电子器件微型化发展的需要，PI薄膜的性能也有待提高。近年，无机纳米粒子改性 PI薄膜的研究工作在不断开展，采用碳纳米管(MWNTs)改性 PI薄膜已经取得了一定研究成果[3-5]，但主要集中于对其耐电晕、耐击穿性能的改善，而对两相复合体系力、电、热综合性能的测试及分析比较少见。MWNTs作为一维长纤维状材料，除具有极佳的导电性能外，也拥有较高的强度和耐热性能，将其添加到PI基体中，势必会对薄膜的力、电、热综合性能产生影响，然而 MWNTs表面能大，易团聚，不易在基体中分散，进而限制了其长纤维作用的发挥。因此，本文采用不同方式对MWNTs进行表面处理，并将表面处理后的MWNTs添加到 PI基体中，研究表面处理后的MWNTs对薄膜力、电、热性能的影响。
　　本文采用原位聚合法，以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4′-二胺基二苯醚(ODA)为原料，将表面处理后的MWNTs与单体混合制备MWNTs/PAA杂化胶液，模拟工业流延法进行铺膜，最后经热亚胺化制得 PI薄膜。MWNTs的表面处理效果影响因素众多，本文采用超声法、混酸法和芬顿法三种方法对MWNTs进行表面处理，探讨影响MWNTs表面处理效果的因素，以期通过表面处理后的MWNTs来提高 PI薄膜的拉伸强度，并在此条件下，研究表面处理后的MWNTs对PI薄膜介电性能和热性能的影响。SEM测试结果表明，经超声法处理后的MWNTs缠结被解开，经混酸处理4 h、8 h、12 h后的MWNTs被切短，缠结现象明显减少，MWNTs长度分布也变小，能较均匀的分散在乙醇溶液中；FTIR测试结果表明，经混酸法处理后的MWNTs表面接枝上了羧基以及羟基官能团，经芬顿法处理后的MWNTs表面接枝上了羟基官能团；XRD测试结果表明，经混酸法处理后的MWNTs使 PI薄膜的分子有序度提高。MWNTs/PI复合薄膜拉伸测试结果显示，混酸处理8 h的MWNTs改性的PI薄膜拉伸强度值大于混酸处理4 h和12 h的MWNTs改性的PI薄膜，芬顿试剂处理的MWNTs使PI薄膜的拉伸强度值大于混酸处理的MWNTs改性的PI薄膜，且其介电常数和介电损耗相对较低，使薄膜的介电强度提升更为明显；在MWNTs添加量为2.0 wt％时，混酸处理的MWNTs改性的PI薄膜和芬顿试剂处理的MWNTs改性的PI薄膜仍表现出良好的绝缘性。芬顿法处理的MWNTs更好地兼顾了复合薄膜的拉伸性能和介电性能。热性能测试结果表明，在本实验添加量下，经表面处理后的MWNTs的加入并未对PI薄膜的热分解温度产生明显影响。

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第1章 绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 实验部分

2.1原料及实验仪器

2.2 MWNTs表面处理

2.3 MWNTs/PI复合薄膜的制备

2.4本章小结

第3章 MWNTs/PI复合薄膜力学性能

3.1超声处理MWNTs对PI薄膜力学性能的影响

3.2混酸处理MWNTs对PI薄膜力学性能的影响

3.3芬顿试剂处理MWNTs对PI薄膜力学性能的影响

3.4本章小结

第4章 MWNTs/PI复合薄膜介电性能和热性能

4.1混酸和芬顿试剂处理MWNTs对PI薄膜介电常数的影响

4.2混酸和芬顿试剂处理MWNTs对PI薄膜介电损耗的影响

4.3混酸和芬顿试剂处理MWNTs对PI薄膜击穿场强的影响

4.4混酸和芬顿试剂处理MWNTs对PI薄膜电阻率的影响

4.5混酸和芬顿试剂处理MWNTs对PI薄膜热性能的影响

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢