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PI/MWNTs纳米杂化薄膜的制备与电性能研究

作　者: 刁鹏鹤
导　师: 张明艳
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚酰亚胺多壁碳纳米管杂化薄膜电性能
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

聚酰亚胺(PI)作为一种高性能工程材料,在宽广的温度范围内有着优异的物理及化学性能,能够广泛应用在航空/航天、电气/电子等领域。近十年来,为满足各领域对PI材料性能更高的要求,国内外学者采用各类无机纳米粒子组分改性PI,与其它无机纳米粒子相比,碳纳米管(MWNTs)具有极大的长径比、高强度、一维导电、高导热性等诸多优异性能,成为近年来改性PI的研究热点。本文拟采用MWNTs对PI进行改性,利用两种方法对不同长径比的MWNTs进行了功能化处理,并将功能化的MWNTs均匀分散在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂中,在MWNTs的DMAc溶液中原位生成均苯型聚酰胺酸杂化胶液,然后在玻璃板上流延成膜,经过逐步升温热亚胺化,得到三个系列的PI/MWNTs纳米杂化薄膜。本文对杂化薄膜的表面和断面形貌进行了表征,对杂化薄膜的电性能进行了分析。研究结果表明:MWNTs的功能化处理改善了其在溶液和杂化薄膜中的分散性,增强了与PI基体的相容性。在掺杂量小于0.7wt%时,三种杂化薄膜的耐电晕时间均随掺杂量的增加先升高后下降,A体系的耐电晕时间最长为7.75h,B体系为5.75h,C体系为9.5h;掺杂量小于5wt%时,杂化薄膜的介电常数随着MWNTs掺杂量的增加而变大,在10~2Hz~10~6Hz频率范围内随着频率的升高而减小;掺杂量小于0.56wt%时,杂化薄膜的介电损耗在10~2Hz~10~6Hz频率范围内随频率升高而增加,随着掺杂量的提高而变大;掺杂量小于1.5wt%时,三个体系杂化薄膜的介电强度随着MWNTs掺杂量的提高均呈下降趋势,掺杂量相同的情况下,A体系的介电强度最大,C体系最小。MWNTs的引入对PI薄膜的耐电晕性有一定的改善作用,对杂化薄膜介电常数、介电损耗和介电强度影响的规律性比较明显。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
  1.3 本文主要研究内容  14-15
第2章功能化MWNTs 的制备  15-21
  2.1 实验原料与设备  15-16
    2.1.1 原材料  15-16
    2.1.2 仪器设备  16
  2.2 多壁碳纳米管功能化分析  16-20
    2.2.1 多壁碳纳米管羧基化方案分析  16-18
    2.2.2 多壁碳纳米管氨基化方案分析  18-20
  2.3 功能化MWNTs 研究手段  20
  2.4 本章小结  20-21
第3章 PI/MWNTs 纳米杂化薄膜的制备  21-26
  3.1 聚酰亚胺制备原理  21-22
  3.2 MWNTs 改性聚酰亚胺方法及原理  22-24
  3.3 PI/MWNTs 纳米杂化薄膜制备工艺  24-25
  3.4 杂化薄膜主要研究手段  25
  3.5 本章小结  25-26
第4章 PI/MWNTs 薄膜的结构与电性能分析  26-45
  4.1 SEM 测试分析  26-30
    4.1.1 MWNTs 形貌分析  26-27
    4.1.2 PI/MWNTs 薄膜表面和断面形貌分析  27-30
  4.2 PI/MWNTs 薄膜化学结构分析  30-32
  4.3 PI/MWNTs 薄膜的耐电晕性  32-35
    4.3.1 耐电晕性测试原理和方法  32-33
    4.3.2 耐电晕性测试结果与分析  33-35
  4.4 PI/MWNTs 薄膜的介电常数与介电损耗  35-41
    4.4.1 介电常数测试结果与分析  37-39
    4.4.2 介电损耗测试结果与分析  39-41
  4.5 PI/MWNTs 杂化薄膜的介电强度  41-43
    4.5.1 介电强度测试原理和方法  41-42
    4.5.2 介电强度测试结果与分析  42-43
  4.6 课题展望  43-44
  4.7 本章小结  44-45
结论  45-46
参考文献  46-50
攻读硕士学位期间发表的学术论文  50-51
致谢  51

PI/MWNTs纳米杂化薄膜的制备与电性能研究

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