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文檔簡介
1、為進一步提高聚酰亞胺(PI)的力學、熱學等性能,對聚酰亞胺的改性成為近期的研究熱點之一。碳納米管自1991年被Iijima發(fā)現(xiàn)以來,因其獨特的機械、電學和其它優(yōu)異的特性而日益受到關注,成為物理、化學和材料科學最前沿的研究領域之一,碳納米管也因此成為聚酰亞胺改性的首選一維納米材料。 為有效地提高多壁碳納米管(MWNTs)在基體中的分散性及其與基體之間的界面作用力,本文首先對MWNTs管進行了表面修飾。第一步,用濃硫酸和濃硝酸的混合
2、液對MWNTs進行酸化處理,第二步,用廉價的十八烷基異氰酸酯對酸化過的MWNTs進行烷基化處理。通過傅立葉紅外光譜(FT—IR)、拉曼光譜(Raman)、透射電鏡(TEM)、元素分析(EA)、及熱失重分析(TGA)對表面功能化的MWNTs進行了分析。結果表明,在MWNTs表面成功地接枝上含有十八個碳原子的小分子,有效提高了碳納米管在溶液和基體聚合物中的分散性,這種烷基化處理相對簡單、廉價。 采用均苯四甲酸酐(PMDA)和4,4'
3、—二氨基二苯醚(ODA)作為單體,合成聚酰亞胺的前驅體聚酰胺酸(PAA)。采用溶液共混的方法制備了MWNT/PAA復合溶液,并對所配制的MWNT/PAA復合溶液進行了動態(tài)流變測試。結果表明,(1)隨著碳納米管含量的增加,MWNT/PAA納米復合溶液的儲能模量和損耗模量增加,力學損耗減小,復數(shù)粘度增加;(2)隨著頻率的增加,MWNT/PAA納米復合溶液儲能模量和損耗模量增加,復數(shù)粘度減小,出現(xiàn)明顯的切力變稀的現(xiàn)象;(3)隨著溫度的升高,儲
4、能模量和損耗模量下降,力學損耗及復數(shù)粘度也下降。 將MWNT/PAA溶液澆制成MWNT/PAA復合材料,并進行熱酰亞胺化,得到MWNT/PI復合材料。采用FT—IR、SEM、TGA、DMA、拉伸強力儀對納米復合材料進行了結構表征和性能分析。結果表明,(1)FT—IR中出現(xiàn)了PAA及PI的特征吸收峰,這說明了成功制備了PAA及相應的PI;(2)SEM照片顯示MWNTs在PI基體中分散良好,使得MWNTs與PI基體之間形成較強的界面
5、作用力:(3)對所制備的MWNT/PI復合材料的熱穩(wěn)定性和熱分解動力學進行了詳細研究,發(fā)現(xiàn)MWNTs加入后,納米復合材料的熱分解溫度得到了提高,而且熱分解活化能也由不同程度的改善,其分解活化能由370.2KJ/mol(PI)提高到449.2KJ/mol(10%MWNT/PI);同時玻璃化轉變溫度(Tg)得到了提高,當MWNTs含量為5%時,Tg增加到415℃;(4)隨著MWNTs含量的增加,MWNT/PI納米復合材料的力學性能得到了明顯
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