高性能聚酰亚胺/纳米石墨烯复合薄膜的制备

本文通过原位聚合的方法,在聚酰胺酸溶液中加入纳米石墨烯(Gr)和硅烷偶联剂(KH550),制备不同Gr质量分数的聚酰亚胺/纳米石墨烯(PI/Gr)复合薄膜。采用傅里叶衰减全反射红外光谱仪(ART-FT-IR)、静态热机械分析仪(TMA)、扫描电子显微镜(SEM)以及同步热分析仪(STA)表征PI/Gr复合薄膜的性能和结构。结果表明:在偶联剂的作用下,Gr可以较好地分散在聚酰亚胺基体中,同时偶联剂和Gr的引入提高了复合薄膜的热稳定性;当Gr质量分数达到15%时,PI/Gr复合薄膜的弹性模量增加66.7%,达到3 GPa左右;随着电流密度的提高,复合薄膜的比电容提高了48.4%。

聚酰亚胺复合薄膜性能研究

为提高电池组金属外壳的耐腐蚀性能,向聚酰亚胺涂层中掺杂碳纳米管和石墨烯粉体,得到了聚酰亚胺复合涂层,并研究其在200℃下添加纳米碳材料前后的耐腐蚀性、导电性以及韧性变化。结果表明:聚酰亚胺在掺杂碳纳米管后,耐腐蚀性、导电性能以及力学性能均有所改善,尤其是导电性大幅提高,并且同时掺杂1%CNTs和0.5%石墨烯对聚酰亚胺性能提高最为显著,说明向聚酰亚胺中同时添加一维及二维纳米材料能更好地提高涂层的性能。

碳纳米管/石墨烯/聚酰亚胺基复合薄膜的制备及性能研究

以3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐和4,4’-二氨基二苯醚为主原料,RGO/CNTs为填充材料,邻苯二甲酸丁酯为致孔剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,利用热致相分离法制备了RGO含量2%,不同含量CNTs的PI基复合薄膜。通过红外光谱、扫描电镜、万能拉伸实验机和矢量网络分析仪等对复合薄膜的结构和性能进行表征和分析。结果表明,RGO/CNTs并没有影响聚酰胺酸的酰亚胺化过程。RGO的加入量为2%,逐渐增加CNTs的含量(3%~10%),薄膜的泡孔孔径、力学性能和电磁屏蔽效能均随着CNTs含量的增加先增大后减小。

无色透明聚酰亚胺-二氧化硅纳米复合薄膜的制备与性能

采用1S,2R,4S,5R-氢化均苯四甲酸二酐(H-PMDA)与含氟芳香族二胺2,2′-双(三氟甲基)联苯二胺(TFMB)通过一步高温溶液缩聚法制备了TFCPI半脂环族聚酰亚胺树脂及相应的无色透明聚酰亚胺薄膜TFCPI-0。采用TFCPI树脂基体,通过机械共混法与胶体纳米二氧化硅(SiO_(2))/N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)分散液进行复合,制备了一系列不同SiO_(2)含量的无色透明聚酰亚胺复合薄膜。结果表明:当纳米SiO_(2)在复合薄膜中的质量分数为25%时,制备的TFCPI-25复合薄膜在450 nm波长处的透光率(T_(450))与黄度指数(b^(*))分别为87.8%与1.56,较TFCPI-0薄膜仅略有下降(T_(450)=88.5%,b^(*)=0.91)。TFCPI-25复合薄膜在氮气中的5%失重温度(T_(5%))和玻璃化转变温度(Tg)与TFCPI-0薄膜处于同一水平。但TFCPI-25复合薄膜在50℃时的储能模量(E′)以及50~250℃范围内的线性热膨胀系数(CTE)分别为4.86GPa与30.9×10^(-6)K^(-1),显著优于TFCPI-0薄膜(E′=3.02 GPa,CTE=39.6×10^(-6)K^(-1))。

原位聚合法制备高导电石墨烯-碳纳米管/聚酰亚胺柔性复合膜

用简单绿色的方法制备三明治结构的石墨烯-碳纳米管纳米复合物(Gr-CNTs),并以该复合物作为填料,通过原位聚合法制备石墨烯-碳纳米管/聚酰亚胺(Gr-CNTs/Polyimide(PI))复合膜.与CNTs/PI相比,在聚酰亚胺中掺杂少量的Gr-CNTs(w≤10%)可明显提高PI的导电能力.而且这种复合材料的导电能力可以通过控制PI基底中填料的含量加以调控.该新型复合材料有望大范围应用于电子、太阳能电池以及生物传感器等领域.

氟化石墨烯对聚酰亚胺复合薄膜力学性能的影响

采用溶液共混法制备了聚酰胺酸/氟化石墨烯混合溶液,然后通过流延涂膜和阶梯升温的方法制备了不同含量的聚酰亚胺/氟化石墨烯(PI/FG)复合薄膜,研究了PI/FG复合薄膜的晶相结构和物质结构以及不同掺杂量的氟化石墨烯对PI/FG复合薄膜的力学性能的影响.结果表明,制备了聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜,且氟化石墨烯含量越高聚酰亚胺的力学性能越好,当氟化石墨烯质量分数为1.0%时,PI/FG复合薄膜的拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率可分别高达237.26 MPa、4.23 GPa和5.58%.

用于海水淡化的氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的性能研究

将改进Hummer法合成的氧化石墨烯(GO)分散到聚酰亚胺(PI)基体中,运用真空抽滤装置制备用于海水淡化的GO/PI复合薄膜,对复合薄膜的性能进行研究。结果表明:适量的GO(质量分数为0.010)能够明显改善薄膜的表面形貌,消除或减少薄膜表面孔洞和裂纹;与PI薄膜相比,GO/PI复合薄膜的亲水性能和拉伸性能提高;加入适量的GO(质量分数为0.010)后,复合薄膜具有较好的脱盐性能,且随着温度升高,脱盐性能提高,当温度达到75℃时,其具有较大的离子去除率(99.4%)和水渗透量(36.1 kg·m^-2·h^-1);经多次试验后,复合薄膜的脱盐性能仍能保持较高水平,稳定性较好。GO/PI复合薄膜有望成为一种用于海水淡化的新型反渗透薄膜。

石墨烯-聚酰亚胺纳米复合材料的制备及应用研究进展

介绍了石墨烯-聚酰亚胺纳米复合材料的制备方法,并综述了石墨烯-聚酰亚胺纳米复合材料在传感器、分离膜、离子质子交换膜、电池材料、低介电材料、电子材料方面的应用研究进展。

聚酰亚胺/氧化石墨烯纳米复合薄膜的制备与性能研究

以4,4′——二氨基二苯醚(ODA)、氧化石墨烯(GO)和均苯四甲酸二酐(PMDA)为原料原位聚合制备聚酰亚胺/氧化石墨烯(PI/GO)纳米复合薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)证实氧化石墨烯的加入使得复合材料的结构更加致密。通过拉伸性能测试发现由于GO在PI基体中有良好的分散性,所以在拉伸过程中应力能够有效的转移,从而提高复合材料薄膜的力学性能。

一步法“改性-分子焊接”制备石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜及其热管理应用

随着5G通讯技术的迅猛发展,电子器件的热管理问题已受到广泛关注。本文提出一步“改性-焊接”方法制备石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜(g-A-mGO/PI)。首先利用1,3双(4’-氨基苄基)苯(APB-134)对氧化石墨烯(GO)进行氨基接枝改性,作为活性位点与加入的均苯四甲酸二酐(PMDA)实现PI原位聚合。经过优化,g-A-mGO/PI-7%导热薄膜的平面内热导率提升48.92%。此外,薄膜经小角度弯折2000次,电阻变化<10%,表现出优异的抗弯折性能。这种“改性-焊接”的创新方法为石墨烯片层之间的声子传输提供了通路,降低了声子-边界散射,为石墨烯在热管理与热界面材料领域的应用提供了有效可行的方法。

MWCNTs-ODA/Ag/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能

采用硝酸银(AgNO 3)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)对碳纳米管进行功能化改性,制备银修饰的氨基化碳纳米管(MWCNTs-ODA/Ag)。ODA和均苯四甲酸二酐(PMDA)为聚酰亚胺(PI)单体,MWCNTs-ODA/Ag作为纳米填料,经过原位聚合、涂膜和热亚胺化,得到MWCNTs-ODA/Ag/PI复合薄膜。分析不同纳米填料含量对复合薄膜性能的影响,结果表明:当MWCNTs-ODA/Ag的添加量为3%(质量分数,下同)时,Ag/PI-3%薄膜的拉伸强度为123.0 MPa,相比Ag/PI-0%薄膜提升了17.9%;导热系数达到0.55 W·m^(-1)·K^(-1),为Ag/PI-0%薄膜的5倍,复合薄膜导热性能得到很大提高,同时兼具优异的力学性能和耐热性能。

高介电常数石墨烯/聚酰亚胺复合材料的制备与性能

在原位聚合制备氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料的过程中,加入季铵盐表面活性剂,抑制氧化石墨烯在高温亚胺化时的聚集,同时将氧化石墨烯原位还原,获得高介电常数的石墨烯/聚酰亚胺复合材料.结果表明,采用四丁基溴化铵和四丁基碘化铵作为还原剂,利用原位化学还原方法所制备的石墨烯/聚酰亚胺复合材料的介电常数超过聚酰亚胺薄膜40倍以上,复合材料的热稳定性和机械性能也优于聚酰亚胺薄膜.热重分析结果表明,在复合材料高温亚胺化过程中,季铵盐发生热分解,未残留在复合材料中.

石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能

采用氧化石墨烯还原法制备了石墨烯,通过溶液共混法制备了石墨烯增强聚酰亚胺复合材料;研究了石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能及摩擦学作用机制。结果表明,随着石墨烯含量增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和硬度均呈先上升后下降的趋势,而冲击强度呈先升高而后降低,再升高的趋势。当添加1.0%(质量分数)的石墨烯时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值,分别比纯聚酰亚胺提高了149%和652%。石墨烯的加入显著降低了聚酰亚胺复合材料的摩擦系数和磨损率;随石墨烯含量增加,复合材料的磨损率先下降后上升,而摩擦系数先显著降低,尔后平缓减小。随载荷增加,复合材料的磨损率呈平缓下降的趋势;而随滑动速率增加,磨损率呈上升趋势。石墨烯增强的聚酰亚胺复合材料的磨损机理为粘着磨损。

蒙脱土/聚酰亚胺纳米复合薄膜的制备

以均苯四甲酸二酐 (PMDA )和 4 ,4′-二氨基二苯醚 (DAPE)为主要原料合成的聚酰亚胺 (PI)为基体 ,以有机化处理蒙脱土 (MMT)为无机相 ,成功地制备了 MMT/聚酰亚胺纳米复合薄膜。用透射电镜 (TEM)、X射线衍射 (XRD)和差示扫描量热分析 (DSC)对薄膜微相形态结构进行了分析测试。结果表明 ,加入适量 MMT可制得MMT片层分散尺寸达到纳米级 (1～ 2 nm )的 MMT/PI复合薄膜。有趣的是 ,MMT/PI薄膜中显示出了一定程度的取向行为。

聚酰亚胺/纳米氧化钛复合薄膜的介电性能研究

采用原位分散聚合法制备了聚酰亚胺/纳米TiO2复合材料。通过透射电镜研究了纳米TiO2粒子在聚酰亚胺基体中的分散状态,并在此基础上研究了纳米TiO2填加量对该复合材料介电性能的影响。结果表明,随着纳米TiO2含量的增加,聚酰亚胺/纳米TiO2复合材料的体积电阻率和电气强度出现不同程度的劣化,并造成了介电常数和介质损耗因数的增加,但是材料的耐电晕性能显著增强,在12MV/m的电场强度下,纳米TiO2含量15%的PI薄膜的耐电晕寿命为纯PI薄膜的40多倍。

二氧化钛纳米粒子-氧化石墨烯/聚酰亚胺混合基质膜的原位聚合及气体渗透性能

以钛酸四丁酯为前驱体,采用浸渍-沉淀法制备二氧化钛纳米粒子-氧化石墨烯(TiO_2-GO)复合物,再将TiO_2-GO复合物与4,4'-(六氟异亚丙基)邻苯二甲酸酐和4,4'-二氨基二苯醚通过原位聚合构建TiO_2-GO/TiO_2-GO/PI(聚酰亚胺)混合基质膜,用于CO_2的渗透脱除.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重(TG)和Zeta电位等表征了TiO_2-GO复合物和TiO_2-GO/PI混合基质膜的形貌与结构;探讨了TiO_2掺杂量对TiO_2-GO复合物及TiO_2-GO/PI混合基质膜的结构和气体渗透性能的影响.结果表明,TiO_2-GO复合物中TiO_2纳米粒子较均匀地沉积在GO片层上,TiO_2纳米粒子在形成的同时破坏了GO的结构,使其无序度增加.TiO_2的掺杂对TiO_2-GO/PI混合基质膜的形貌与结构影响较小,但提升了TiO_2-GO/PI混合基质膜的CO_2和N2渗透性能.但过量的掺杂使TiO_2粒子在GO片层上团聚,从而导致TiO_2-GO复合物在混合基质膜中的分散性变差,CO_2渗透性及CO_2/N2渗透选择性降低.当TiO_2掺杂质量分数为30%时,TiO_2-GO/PI混合基质膜的CO_2渗透性为360 Barrer[1 Barrer=10^(-10)cm^3(STP)·cm/(cm^2·s·cm Hg)=7.5×10^(-14)cm^3(STP)·cm/(cm^2·s·Pa)],CO_2/N_2的渗透选择性可达31.

石墨烯/聚酰亚胺复合材料的制备与性能

以对苯二胺(PDA)和联苯四甲酸二酐(BPDA)为单体,合成了聚酰亚胺前驱体——聚酰胺酸溶液。采用溶液共混法将氧化石墨烯与聚酰胺酸复合,经制膜和热酰亚胺化反应制备了石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜。用红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的结构和形态进行了分析。发现被还原的氧化石墨烯已经充分剥离并均匀分散在聚酰亚胺基体中,且与基体树脂结合紧密。力学性能测试表明,石墨烯的加入明显改善了聚酰亚胺的拉伸强度,当石墨烯含量为2%时,复合材料的拉伸强度提高了53%。热失重分析发现,复合薄膜的热稳定性也得到明显改善,相对于纯的聚酰亚胺,添加2%石墨烯的复合材料其热降解温度提高了10℃。

聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合薄膜的制备和性能研究

本文以均苯四甲酸二酐 (PMDA)和 4,4′-二氨基二苯醚 (DAPE)作主要原料合成的聚酰亚胺 (PI)为基体 ,以有机化蒙脱土 (MMT)为无机相 ,制备了聚酰亚胺 / MMT纳米复合薄膜。采用透射电镜 (TEM)、X射线衍射 (XRD)对薄膜微相形态结构进行了分析测试 ,考察了薄膜的拉伸强度、电气性能和热性能。

纳米钛酸钡掺杂聚酰亚胺基高介电复合薄膜的制备及性能

采用原位聚合法和高速砂磨法制备了纳米钛酸钡/聚酰亚胺高介电常数复合薄膜,分析了不同制备方法及钛酸钡粉体用量对复合薄膜结构和性能的影响。实验结果表明,高速砂磨法对于纳米钛酸钡粉体的分散效果优于原位分散法;钛酸钡粉体的引入,有效提高了复合薄膜的热稳定性和介电性能。当粉体的体积分数达到50%时,复合薄膜介电常数相较于纯膜提高了10倍,而介电损耗只有少量增加。

聚酰亚胺/Al_2O_3纳米复合薄膜性能的研究

采用原位聚合法制备聚酰亚胺/Al2O3无机纳米复合薄膜,利用透射电镜(TEM)测试掺杂前Al2O3纳米颗粒的尺寸,采用X射线衍射(XRD)分析薄膜相结构,利用紫外光谱仪等测试方法研究组分对复合薄膜的紫外可见光吸收光谱、热稳定性和耐电晕老化时间的影响.研究表明:Al2O3纳米颗粒掺杂到PI复合薄膜后,颗粒尺寸无明显变化,Al2O3纳米颗粒掺杂良好,能够与聚酰亚胺高分子链形成有机/无机复合结构;复合薄膜的紫外光吸收率提高,出现吸收峰红移现象;随着Al2O3纳米颗粒含量的增加,薄膜的热分解温度和耐电晕老化时间先增大后减小,当Al2O3纳米颗粒的质量分数达到25%时,热分解温度最高,比纯PI薄膜提高20℃以上;耐电晕老化时间最长,达到纯PI薄膜的11倍.