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《华南理工大学》 2017年
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纳米粒子改性聚酰亚胺—冠醚复合薄膜的制备与研究

郑展平  
【摘要】:冠醚能够通过氢键与芳香二胺形成配合物,再与芳香二酐缩聚,经热酰亚胺化后冠醚分子嵌套在聚酰亚胺(PI)分子链上,两者形成稳定的项圈式互锁结构聚酰亚胺-冠醚复合体(PI[CE]),制得的薄膜力学性能明显提高,但其5%热失重温度(Tdec)下降,玻璃化转变温度(Tg)降低,热膨胀系数(CTE)变大等,针对这些缺陷,本文将具有纳米增强以及提高热稳定性作用的蒙脱土、氧化石墨烯引入到PI[CE]体系中,制备综合性能良好的纳米粒子改性PI[CE]复合薄膜,并探讨了其添加量对膜性能的影响和作用机理。第一、通过溶液混合法将有机改性蒙脱土(OMMT)引入PI[CE]体系中,制备一系列不同OMMT用量的OMMT/PI[CE]纳米复合薄膜。结果表明,OMMT/PI[CE]纳米复合膜的热稳定性能较PI[CE]膜有所提高,当OMMT添加量为3 wt%时,薄膜的Tdec由539.2°C升高至549.8°C,Tg由335.0°C升高至358.2°C,而CTE值由51.1 ppm/K降低至17.9 ppm/K;同时,纳米复合薄膜的力学性能明显提高,拉伸模量和拉伸强度由PI[CE]的3.17 GPa和103.8 MPa分别增加至3.65 GPa和124.5 MPa,断裂伸长率和韧性从21.9%和18.8 MJ/m3分别增加至29.8%和30.8 MJ/m3。第二、通过溶液混合法将聚乙烯吡咯烷酮修饰的氧化石墨烯(PGO)引入PI[CE]体系中,制备一系列不同PGO用量的PGO/PI[CE]纳米复合薄膜。结果表明,PGO/PI[CE]纳米复合薄膜的热稳定性能较PI[CE]膜有所提高,当PGO添加量为0.3 wt%时,薄膜的10%热失重温度(Td10%)从568.5°C升高至581.2°C,Tg由335.0°C升高至347.5°C,而CTE值由51.1 ppm/K降低至30.5 ppm/K;同时,纳米复合薄膜的力学性能有显著的提升,拉伸模量和拉伸强度由PI[CE]的3.17 GPa和103.8 MPa分别增加至3.77 GPa和136.8MPa,断裂伸长率和韧性从21.9%和18.8 MJ/m3分别增加至49.0%和53.5 MJ/m3,分别提升了124%和184%。第三、通过对比,OMMT在热性能上的改性效果优于PGO,而PGO在力学性能上的增强效果优于OMMT,制备的两种纳米复合薄膜的综合性能均优于聚酰亚胺-冠醚复合薄膜。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB383.2

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