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《哈尔滨理工大学》 2006年
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PI/SiO_2纳米杂化薄膜的制备及性能研究

张明艳  
【摘要】: 聚酰亚胺作为一种高性能工程塑料,在宽广的温度范围内表现出优异的物理、化学和电性能,又因其合成工艺上具有多种途径的特点,使其制品种类繁多,广泛应用于航空/航天、电气/电子等领域。近年来,随着高新技术的发展与应用,各领域对高性能化、功能化聚酰亚胺材料的需求日益迫切。作为聚酰亚胺主要制品之一的聚酰亚胺薄膜,其应用领域不断扩大,为满足对其高性能化、功能化的需求,国内外学者针对聚酰亚胺薄膜的改性研究做了大量工作。近十年来,研究热点在于:采用溶胶-凝胶途径,将各种无机组分引入聚酰亚胺基质中,制备聚酰亚胺/无机纳米杂化薄膜,主要研究了无机纳米组分的掺杂对杂化薄膜的拉伸强度、断裂伸长率、热分解温度、玻璃化转变温度以及介电系数的影响规律,但理论分析不够深入,而对主要作为绝缘材料使用的聚酰亚胺薄膜的电性能研究鲜有报导。 本文采用两相原位同步聚合技术制备聚酰亚胺/二氧化硅(PI/SiO2)纳米杂化薄膜。在掺杂胶液的制备中,有机相是通过均苯四甲酸二酐(PMDA)和4, 4′-二氨基二苯醚(ODA)在N, N-二甲基乙酰胺(DMAc)的溶液中经逐步缩聚反应制备,无机相是通过正硅酸乙酯(TEOS)或甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)在DMAc的溶液中经溶胶-凝胶反应与聚酰胺酸原位同步生成。实验中用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APrTEOS)做偶联剂以促进有机/无机两相的相容性。杂化薄膜的制备是将掺杂胶液浇铸在玻璃板上,经热亚胺化成膜。 采用傅立叶变换红外光谱和扫描电镜能谱分析技术对杂化薄膜的化学结构进行分析,证实了杂化薄膜中有二氧化硅组分存在。用原子力显微镜和扫描电子显微镜对杂化薄膜的表面形貌和断面形貌进行表征。研究结果表明,二氧化硅的掺杂量从5wt%到30wt%变化时,采用两相原位同步聚合技术均能获得相分散程度较好的纳米杂化薄膜。以TEOS为无机前驱体时(A体系),二氧化硅纳米粒子呈球状,以MTEOS为无机前驱体时(B体系),二氧化硅粒子呈棒状。随着二氧化硅含量增加,杂化薄膜中二氧化硅与聚酰亚胺基质形成了相互贯穿的半互穿网络。研究表明:制备工艺、无机前驱体水解所需水量、偶联剂及亚胺化过程等因素对杂化薄膜的聚集态结构均有影响。 采用WDW型电子万能试验机对杂化薄膜的力学性能进行了分析测试。结果表明,当二氧化硅含量为5wt%时,与纯聚酰亚胺薄膜相比,两个
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB383.1;TN304

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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10 王伟挺;基于ATRP技术与“click”反应制备环形聚N-异丙基丙烯酰胺及其热敏性研究[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
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【二级引证文献】
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10 赵自强;基于阴离子聚合方法的大分子单体合成及二氧化硅接枝改性研究[D];北京化工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾金亮;高性能钛酸钡基PTCR陶瓷材料的研究[D];西北大学;2005年
2 薛霞;有序介孔二氧化硅材料和复合相变材料的制备[D];曲阜师范大学;2006年
3 曲忠先;溶胶—凝胶法制备SiO_2/环氧树脂杂化材料的研究[D];西北工业大学;2006年
4 张伟娜;疏水性二氧化硅气凝胶的常压制备及其性能表征[D];长春理工大学;2007年
5 董铁权;PI/SiO_2纳米杂化薄膜力学性能及电性能研究[D];哈尔滨理工大学;2007年
6 姜立忠;Sol-Gel法制备PI-SiO_2纳米复合薄膜及结构与性能研究[D];北京化工大学;2005年
7 何明鹏;纳米铝溶胶改性聚酰亚胺薄膜结构与性能的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
8 李芳亮;SiO_2/NA-PI复合材料的性能研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 邵帅;TiO_2-SiO_2/累托石纳米复合材料的制备及对废水净化研究[D];武汉理工大学;2005年
10 宋宜雷;外场诱导下纳米杂化聚酰亚胺介电性能及微结构研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
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