碳納米管的Friedel-Crafts?；捌渚埘啺窂秃侠w維研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)纖維作為高性能纖維之一，具有優(yōu)異的耐熱性和極高的理論強度，但受限于加工工藝等條件，目前PI纖維的實際強度僅有400MPa，遠低于其理論強度（5.8GPa），極大制約了其應用領域；另外在一些極端場合，對PI纖維的耐熱性提出了更高的要求。如何進一步提升 PI纖維的實際強度，同時提高其耐熱性，已成為了當前的研究熱點。在PI中加入納米填料是提高PI材料性能常用且非常有效的方法之一。其中，具有大長徑比的碳納米管，以其優(yōu)異的機械性能

2、和熱穩(wěn)定性作為納米填料而備受青睞。然而碳納米管的化學活性低，與PI基體的界面作用力較弱，且隨著PI材料使用時間的延長或者使用溫度的上升，界面作用力會進一步減弱，未經(jīng)修飾的碳納米管難以充分發(fā)揮其填充，將碳納米管功能化可以強化其與樹脂基體間的界面作用力從而有效地提升其對PI纖維的增強與提高熱性能效果。
　　本文通過Friedel-Crafts?；磻獙μ技{米管進行功能化(f-MWCNTs)，制備了具有不同含量f-MWCNTs的聚酰胺

3、酸（PAA）和PI復合材料，研究了f-MWCNTs對PI復合纖維的力學性能和熱性能的影響。主要研究工作和結(jié)論如下:
　　(1)在180℃的條件下以二甲亞砜做溶劑、以無水三氯化鋁做催化劑，將酸酐封端的PI分子鏈與多壁碳納米管(MWCNTs)混合使其發(fā)生Friedel-Crafts?；磻?，制備出f-MWCNTs；同時以直接酸化法制備了酸化碳納米管(c-MWCNTs)。對f-MWCNTs和c-MWCNTs進行系列的測試表征，結(jié)果表明

4、，接枝了PI分子鏈的f-MWCNTs具有更好的結(jié)構完整性和更高的初始分解溫度。
　　(2)通過原位聚合法分別制備了含有f-MWCNTs和MWCNTs的PAA，鋪膜后研究碳納米管對PAA熱亞胺化的影響以及對PAA力學性能的影響。結(jié)果表明，MWCNTs使PAA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下降5℃和亞胺化溫度下降10℃，也使PAA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下降5℃和亞胺化溫度下降10℃，同時將PAA的楊氏模量和斷裂強度分別提高了16％和30%。f-MWCNT

5、s的加入使PAA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度上升10℃℃和亞胺化溫度上升15℃，斷裂強度提高了39%。它的楊氏模量提高了146%，增強效果明顯高于MWCNTs。
　　(3)利用濕法紡絲制備聚酰亞胺/碳納米管復合纖維，測試表明f-MWCNTs在PI纖維中具有良好的分散性，同時PI纖維從原來的脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。PI/f-MWCNTs(1 wt.%)復合纖維的拉伸強度為818.3 MPa，比純PI纖維高81%，楊氏模量為9.26 GPa，比純