聚酰亚胺与银、硫化铜、四氧化三钴复合薄膜材料的制备与结构研究

摘要

聚酰亚胺因其突出的综合性能、合成上的多途径等优点具有非常广阔的应用领域，现已成为一类重要的高分子材料。如今人们对聚酰亚胺的研究的热点之一是制备聚酰亚胺与金属或金属氧化物或金属硫化物复合材料，期望扩展聚酰亚胺在电学、磁学和光学等方面的应用范围。
　　 本文采用PI表层离子交换载入银氨离子，并首次以二甲氨基甲硼烷水溶液作为还原剂，室温条件下通过“固-液”界面反应制备了双面聚酰亚胺/银杂化薄膜，PI/Ag薄膜具备良好的力学性能和界面粘接性能。研究了氢氧化钾溶液的水解时间对薄膜水解厚度、反射率及力学性能的影响，并对薄膜的表面形貌和断面形貌进行了观察，对薄膜的反射率和电阻进行了测试，结果表明二甲氨基甲硼烷(DMAB)的还原效率高，能够在极短时间内制备得到性能良好的PI/Ag薄膜材料。
　　 通过碱液水解、离子交换和界面反应三个步骤制备得到聚酰亚胺/硫化铜复合薄膜。通过X射线衍射仪确定了制备的硫化铜为六方晶型。同时考察了硫化铜对聚酰亚胺基体力学和热性能的影响，结果表明复合薄膜基本上保持了基体聚酰亚胺良好的热学和力学性能。
　　 初步探索了常温下水溶液中制备聚酰亚胺/四氧化三钴复合薄膜。本文通过碱液水解、钴离子交换等步骤将钴离子引入聚酰亚胺薄膜中，接着利用硼氢化钠(NaHB4)作为还原剂，将钴离子还原为金属钴，然后通过金属钴在水溶液中的自动氧化来制备聚酰亚胺/四氧化三钴复合薄膜，初步观察了在不同水解时间和不同还原时间下薄膜的表面形貌，并对其进行了简单的热性能分析。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 聚酰亚胺概述

1．2 聚酰亚胺的物理性质

1．2．1 聚酰亚胺的溶解性

1．2．2 聚酰亚胺的热学性能

1．2．3 聚酰亚胺机械性能概述

1．2．4 聚酰亚胺的光学和电学性能

1．3 聚酰亚胺主要的应用领域

1．3．1 光刻胶

1．3．2 液晶取向排列剂

1．3．3 气体分离

1．3．4 LB膜

1．3．5 聚合物电解质

1．3．6 聚合物存储器

1．3．7 纤维增强复合材料

1．4 金属硫化物材料

1．4．1 金属硫化物制备方法

1．4．2 硫化铜的性质及制备

1．5 金属银及金属氧化物的概述

1．6 聚酰亚胺的表面改性制备复合材料

1．7 论文选题的立论、目的和意义

第二章 PI／Ag薄膜材料的制备

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 所用实验原料及主要规格

2．2．2 实验过程中所用主要设备型号和厂家

2．2．3 PI／Ag薄膜材料的制备

2．2．4 性能测试以及表征方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 聚酰亚胺成品薄膜观察

2．3．2 PI／Ag薄膜材料在制备过程中薄膜表层结构变化的分析

2．3．3 碱液水解时间、离子交换时间与薄膜中离子含量的变化关系测试

2．3．4 PI／Ag薄膜材料金属晶型的确定

2．3．5 PI／Ag薄膜材料表面形态和断面形态的观察

2．3．6 水解时间对薄膜水解厚度的影响观察

2．3．7 PI／Ag薄膜材料的光学性能测试

2．3．8 PI／Ag薄膜材料的电学性能

2．3．9 PI／Ag薄膜材料的力学性能和界面粘接

2．4 本章小结

第三章 聚酰亚胺／硫化铜复合薄膜的制备

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验的原料及原料的规格

3．2．2 实验过程中所用主要设备

3．2．3 聚酰亚胺／硫化铜复合薄膜的制备

3．2．4 性能测试以及表征方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 聚酰亚胺／硫化铜薄膜制备初步研究情况

3．3．2 聚酰亚胺／硫化铜薄膜制备过程中薄膜结构基团变化

3．3．3 氢氧化钾的水解时间对薄膜水解厚度的影响

3．3．4 复合薄膜表面硫化铜晶型的确定

3．3．5 不同条件下薄膜表面形貌的观察

3．3．6 聚酰亚胺／硫化铜复合薄膜热性能分析

3．3．7 聚酰亚胺／硫化铜复合薄膜力学性能分析

3．3．8 聚酰亚胺／硫化铜复合薄膜导电性能分析

3．4 小结

第四章 常温下水溶液中制备聚酰亚胺／四氧化三钴复合薄膜

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验中所需的主要原料

4．2．2 实验过程中所用主要设备

4．2．3 聚酰亚胺／四氧化三钴复合薄膜的制备流程

4．3 结果与讨论

4．3．1 聚酰亚胺薄膜中四氧化三钴表面形貌的观察及薄膜中金属结构的确定

4．3．2 掺杂后聚酰亚胺薄膜热学性能的变化

4．4 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者与导师简介

北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书