多壁碳納米管-聚酰亞胺復合薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、碳納米管具有優(yōu)異的物理和化學性能，是聚合物基復合材料的理想增強體。聚酰亞胺是一類重要的功能高分子材料，現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展對它的性能也提出了更高的要求。鑒于有機/無機納米復合在聚合物材料改性方面的應(yīng)用，通過與碳納米管復合也不失為進一步提高聚酰亞胺各項性能的有效手段。 本文分別通過原位聚合法和溶膠-凝膠法制備了兩種多壁碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜(MWNTs-s-PI和MWNTs-g-PI)。借助紅外光譜、紫外-可見吸收光譜、X射

2、線衍射以及透射電鏡等現(xiàn)代表征手段對復合薄膜的結(jié)構(gòu)進行了表征分析。對比了兩種復合薄膜的機械性能、熱學性能以及太陽光的吸收和反射性能，并進行了全面討論。本論文的主要研究工作如下： 1.對多壁碳納米管進行了純化和酸化處理。測試結(jié)果表明，用濃鹽酸超聲波處理2h即可有效地除去里面所含的金屬催化劑、無定形碳及灰燼等雜質(zhì)；用2.6 mol/L的稀硝酸回流氧化48h左右即可在多壁碳納米管表面接枝上足夠多的羧基，并且保持了較完整的結(jié)構(gòu)，得到酸化多

3、壁碳納米管。 2.以純化多壁碳納米管、醚二胺(ODA)和醚二酐(ODPA)為原料，NMP為溶劑，采用原位聚合法制備了MWNTs-s-PI復合薄膜。性能測試結(jié)果表明：多壁碳納米管含量為0.5wt％時，MWNTs-s-PI復合薄膜的拉伸強度和楊氏模量相對于純PI薄膜的129.2MPa和2.6GPa分別提高了8.8MPa(6.8％)和0.3GPa(11.5％)；含量為2 wt％時，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從267.5℃降到250.1℃(降低了1

4、7.4℃，6.5％)，對太陽光的吸收率則從17％提高到65％。 3.以酸化多壁碳納米管、醚二胺(ODA)和醚二酐(ODPA)為原料，NMP為溶劑，采用溶膠-凝膠法制備了MWNTs-g-PI復合薄膜。性能測試結(jié)果表明：MWNTs-g-PI復合薄膜的機械強度呈現(xiàn)出先增加后減小的變化趨勢，在多壁碳納米管含量為0.5wt％左右達到一個最大值，拉伸強度和楊氏模量相對于純PI-NH2薄膜的127MPa和2.5GPa分別提高了28.4MPa(