多壁碳纳米管改性聚酰亚胺三层复合薄膜的研制

摘要

聚酰亚胺薄膜是一种耐高温有机聚合物薄膜，广泛应用于航海、航空、宇宙飞船、电子电器工业等各个领域。近些年学者们为满足各个领域对聚酰亚胺薄膜更高的要求，用无机纳米材料对聚酰亚胺薄膜进行改性，而碳纳米管以其独特的结构、极大的长径比和良好导电性等有别于其他无机纳米粒子的特性，备受国内外学者的青睐，成为聚酰亚胺改性的理想材料。但由于碳纳米管本身具有很高的比表面积和表面活化能，非常容易发生团聚，导致其在聚合物基体中无法有效均匀的分散，从而在一定程度上限制了碳纳米管的应用。所以，为了使碳纳米管在聚合物基体中得到有效均匀地分散，对碳纳米管进行有效的功能化处理就显得至关重要，成为学者们研究的热点之一。
　　 本文采用混酸对多壁碳纳米管进行酸化处理，利用原位聚合和机械搅拌的方法制备多壁碳纳米管/聚酰胺酸杂化胶液，然后经过热亚胺化过程制得多壁碳纳米管/聚酰亚胺三层复合薄膜。通过扫描电子显微镜对酸化前后的多壁碳纳米管及三层复合薄膜的表面以及断面的形貌进行表征分析，测试研究表明，酸化后的多壁碳纳米管可以在蒸馏水和乙醇试剂中得到均匀的分散，没有发现明显的团聚现象，其在聚酰亚胺基体中的相容性也得到了改善;三层复合薄膜比纯聚酰亚胺薄膜具有更好的热稳定性，随着碳纳米管含量的增加，三层复合薄膜的热分解温度有所提高。酸化后的碳纳米管加入到聚酰亚胺基体中，三层复合薄膜的拉伸强度随着碳管含量的增加呈先上升后降低的趋势，而断裂伸长率在整体上随碳管含量的增加呈下降趋势，多壁碳纳米管含量为1.22wt％时，三层复合薄膜达到最大拉伸强度是129.8MPa，比纯膜和单层杂化薄膜分别提高了25.5％和11.1％，而此时的断裂伸长率比纯膜降低了55％，但比单层杂化薄膜提高了11.3％，因此与纯膜相比没有起到增韧的效果，但比杂化薄膜的增韧效果要好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 碳纳米管功能化修饰研究

1．2．2 碳纳米管改性聚合物复合材料的研究

1．3 本文研究内容

第2章 实验部分

2．1 实验原理

2．1．1 碳纳米管功能化处理原理

2．1．2 聚酰亚胺制备工艺的确定

2．1．3 碳纳米管／聚酰胺酸杂化胶液制备工艺确立依据

2．2 原料及实验仪器

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器设备

2．2．3 药品预处理

2．3 实验步骤

2．3．1 多壁碳纳米管羧基化处理的实验步骤

2．3．2 碳纳米管／聚酰胺酸杂化胶液制备

2．3．3 碳纳米管／聚酰亚胺三层复合薄膜制备

2．4 测试方法

2．5 本章小结

第3章 MWNTs／PI复合薄膜结构与性能分析

3．1 扫描电镜分析

3．1．1 影响酸化多壁碳纳米管分散效果的因素

3．1．2 酸化前后多壁碳纳米管的微结构

3．1．3 三层复合薄膜的表面形貌研究

3．1．4 三层复合薄膜的断面形貌研究

3．2 热稳定性分析

3．3 三层复合薄膜力学性能分析

3．3．1 MWNTs／PI三层复合薄膜的拉伸强度

3．3．2 MWNTs／PI三层复合薄膜的断裂伸长率

3．3．3 MWNTs／PI三层复合薄膜的弹性模量

3．4 展望

3．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢