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文檔簡介
1、本文以石墨烯及其聚酰亞胺復合薄膜為研究對象,重點分析了石墨烯對聚酰亞胺薄膜熱穩(wěn)定、力學、導電等性能的提高,在此基礎上,研究了石墨烯誘導聚酰亞胺碳化,緩解碳膜收縮變形等問題。主要研究內(nèi)容包括:
?、胚x用均苯型、聯(lián)苯型、酮酐型聚酰亞胺,對聚酰亞胺制備中的加料順序、單體配比、反應時間、反應溫度等粘度影響因素和固化溫度進行研究。在此基礎上,對三種PI薄膜進行性能分析,發(fā)現(xiàn)三者的熱穩(wěn)定性相當,可達到560℃,但酮酐型聚酰亞胺殘?zhí)悸矢哂谄渌?/p>
2、兩者,韌性也最佳。同時,其光學性能和電絕緣性最佳,可見光區(qū)域透光性大于80%,體積電阻率達到2.45×1014Ω·m。
?、撇捎肏ummers法制備了氧化石墨,進一步高溫熱還原制備了石墨烯。利用熱分析法研究了石墨烯的熱分解,說明了高溫熱還原的實驗依據(jù)。通過對還原前后的石墨烯進行SEM、TEM、XRD等分析,證明其還原后保持了較好的空間褶皺結(jié)構(gòu),且出現(xiàn)了特有的衍射峰,表明石墨烯的還原程度較高。
?、遣捎迷痪酆戏ㄖ苽洳煌?/p>
3、量的石墨烯/聚酰亞胺(酮酐型)薄膜,通過XRD、FTIR等手段對石墨烯在聚酰亞胺中的分散狀態(tài)進行研究,發(fā)現(xiàn)1.0%的石墨烯能有效地促使聚酰亞胺形成晶粒。耐熱性研究發(fā)現(xiàn)石墨烯提高了PI薄膜的熱穩(wěn)定性,尤其當含量為0.5%時,其熱分解溫度Td5從純聚酰亞胺薄膜的525℃提高到565℃。拉伸性能結(jié)果表明石墨烯含量為1.0%時,復合薄膜的拉伸強度達到501.3±3MPa,提高了92.7%,斷裂延伸率提高了175%。透光性分析發(fā)現(xiàn)復合薄膜的透光率
4、隨石墨烯含量增加顯著降低。導電性研究表明薄膜隨石墨烯的增加電阻率逐漸降低,其電阻率達到4.0×107Ω·m(石墨烯含量為2.0%),滿足抗靜電要求。
⑷對復合薄膜進行不同溫度下的碳化,研究了碳膜的形貌、結(jié)構(gòu)及其性能。發(fā)現(xiàn)800℃前,碳膜因熱解而缺陷較多,800℃后,碳膜的結(jié)構(gòu)趨于光滑平整。石墨烯含量為1.0%時誘導作用顯著。一方面,加速了碳化進程;另一方面,它與聚酰亞胺基碳膜之間有強烈的π-π交疊作用,碳化時誘導聚酰亞胺沿著石
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