聚酰亞胺-石墨烯復(fù)合材料成膜性能研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)因其突出的機(jī)械性能、耐熱穩(wěn)定性、低介電性能以及耐化學(xué)腐蝕性等綜合性能而被廣泛的應(yīng)用在微電子、隔膜、涂料、航天航空以及粘合劑等多個(gè)領(lǐng)域。隨著人們對材料應(yīng)用性能要求的提高，制備高性能、多功能聚酰亞胺成為其重要的研究方向。石墨烯是一種新興的碳材料，其獨(dú)特的二維單層結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能，因此，石墨烯從被發(fā)現(xiàn)之初，就受到研究者的高度關(guān)注，開發(fā)各類石墨烯納米復(fù)合材料也成為目前的研究熱點(diǎn)。本課題以聚酰亞胺及聚酰

2、亞胺/石墨烯復(fù)合切片為原料，首先對兩種原料的性能進(jìn)行測試分析，然后對兩種原料的成膜方法和成膜工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，最后對聚酰亞胺及聚酰亞胺/石墨烯的兩種薄膜的性能進(jìn)行測試并進(jìn)行對比分析，考察了石墨烯的加入對聚酰亞胺膜結(jié)構(gòu)性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過FTIR分析可知，實(shí)驗(yàn)所用的原料切片為未亞胺化的聚酰胺酸及其復(fù)合材料，石墨烯的加入使基體聚合物在1219 cm-1和1243cm-1處吸收峰發(fā)生一定變化；通過TG及DSC測試

3、分析知道，石墨烯的加入對原料切片的熱學(xué)性能不會產(chǎn)生明顯影響。⑵實(shí)驗(yàn)所用切片的最佳溶解溶劑為N-甲基吡絡(luò)烷酮，溶液成膜的最佳固含量為18%，溶液成膜采用直接烘干法比采用相轉(zhuǎn)化再烘干要好。⑶通過對比不同熱處理溫度下的聚酰亞胺及聚酰亞胺/石墨烯復(fù)合材料薄膜性能可知：過熱處理后，樣品的紅外光譜中出現(xiàn)了聚酰亞胺特征峰，并在300℃熱處理后膜的特征峰最明顯，但石墨烯的加入沒有影響到聚酰亞胺的亞胺化過程和聚酰亞胺的官能團(tuán)；通過XRD表征表明，石墨烯的

4、加入并沒有影響聚酰亞胺的無定型狀態(tài)；通過掃描電鏡（SEM）分析，可以看出有大小不等的石墨烯顆粒聚集分布在聚酰亞胺膜表面；紫外可見光譜（UV-Vis）結(jié)果表明，聚酰亞胺/石墨烯膜在波長較短的范圍內(nèi)具有良好的吸光或遮光性能；薄膜接觸角性能測試得出，聚酰亞胺/石墨烯薄膜的接觸角比純的聚酰亞胺薄膜的接觸角大，說明石墨烯的加入使得聚酰亞胺擁有更好的疏水性能；通過力學(xué)性能分析，可以得到石墨烯加入聚酰亞胺中，可以提高其的拉伸強(qiáng)度；通過熱學(xué)性能（DSC