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海泡石的流变行为及其聚酰亚胺纳米复合薄膜的结构与性能研究

作　者: 余韵
导　师: 武德珍
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 海泡石 聚酰亚胺 触变性 纳米复合薄膜 力学性能
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 52次
引　用: 1次
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内容摘要


海泡石以其独特的流变性能,广泛应用于涂料、油漆、化妆品和牙膏等行业。再加上海泡石特殊的纳米棒状纤维结构赋予自身的优良吸附性,力学强度,耐热性和尺寸稳定性,近年来海泡石在聚合物基复合材料中的应用受到了越来越多的关注。而聚酰亚胺(PI)因其具有优异的热稳定性,介电性能和机械性能,在微电子和航空航天等诸多领域具有广阔的应用前景,并且在复合材料领域作为聚合物基体得到广泛研究。本文对海泡石/水悬浮液的流变行为进行了研究,讨论了海泡石浓度与悬浮液流变性和稳定性的关系,并且探讨了羟乙基纤维素对海泡石/水悬浮液体系流变性及稳定性的影响。结果表明,海泡石流体具有触变性,且其触变性随海泡石浓度的增大而提高,海泡石在低浓度下容易发生沉降,加入少量羟乙基纤维素(HEC)可改善其稳定性和触变性。本文采用原位聚合法制备了聚酰亚胺/海泡石纳米复合薄膜,并对其结构与性能进行了研究。以均苯四甲酸酐/4,4’-二胺基二苯醚(PMDA/ODA)体系聚酰亚胺为基体,探讨了γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性前后海泡石对纳米复合薄膜的性能影响。结果表明,未改性海泡石对纳米复合薄膜的增强效果优于改性海泡石,其原因是未改性海泡石保持了较高的长径比,并能在聚酰亚胺基体中实现纳米分散。本文以2,2-双[4-二羧酸基苯氧基苯基]丙烷二酐/4,4’-二胺基二苯醚(BPADA/ODA)体系聚酰亚胺为基体,未改性海泡石为分散相,通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究了纳米复合薄膜的结构与相态,并对该纳米复合薄膜的力学性能,热性能,线膨胀系数(CTE),吸水率和表面性能做了系统研究。结果表明,海泡石在聚酰亚胺基体中呈均匀的纳米尺寸分散;加入海泡石后,纳米复合薄膜的力学性能和尺寸稳定性有了很大的提高,同时保持了母体薄膜优异的热稳定性和较低的吸水性,且薄膜两表面亲水性发生了变化。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第一章 绪论  13-29
  1.1 引言  13
  1.2 纳米材料与纳米复合材料  13-15
    1.2.1 纳米材料  13-14
    1.2.2 纳米复合材料  14-15
  1.3 海泡石的研究进展  15-20
    1.3.1 海泡石的结构与组成  15
    1.3.2 海泡石的主要性质  15-17
    1.3.3 海泡石的应用研究现状  17-20
  1.4 聚酰亚胺的研究进展  20-25
    1.4.1 聚酰亚胺的研究现状  20-21
    1.4.2 聚酰亚胺的合成方法与工艺  21-23
    1.4.3 聚酰亚胺的性能  23-24
    1.4.4 聚酰亚胺的发展趋势  24-25
  1.5 聚合物/粘土纳米复合材料  25-27
    1.5.1 聚合物/粘土纳米复合材料制备方法  25-26
    1.5.2 聚合物/粘土纳米复合材料性能及应用  26
    1.5.3 聚合物/粘土纳米复合材料的前途与展望  26-27
  1.6 本论文选题的意义  27-28
  1.7 本论文的主要研究内容和创新之处  28-29
    1.7.1 海泡石流变行为研究  28
    1.7.2 聚酰亚胺/海泡石纳米复合薄膜的结构与性能研究  28-29
第二章 海泡石流变行为研究  29-39
  2.1 引言  29
  2.2 实验部分  29-30
    2.2.1 实验原料和仪器  29
    2.2.2 实验方法  29-30
    2.2.3 流变性表征  30
  2.3 实验结果与讨论  30-37
    2.3.1 海泡石溶液的流变性能  30-33
    2.3.2 海泡石悬浮液的稳定性  33-34
    2.3.3 纤维素/海泡石/水悬浮液的流变性能  34-36
    2.3.4 纤维素/海泡石/水悬浮液的稳定性  36-37
  2.4 本章小结  37-39
第三章 聚酰亚胺/海泡石纳米复合薄膜的结构与性能研究  39-67
  3.1 引言  39
  3.2 实验部分  39-44
    3.2.1 实验原料  39-40
    3.2.2 实验仪器  40
    3.2.3 实验方法  40-42
    3.2.4 表征和测试方法  42-44
  3.3 结果与讨论  44-64
    3.3.1 海泡石改性前后结构与形态研究  44-47
    3.3.2 海泡石改性前后对聚酰亚胺基体的复合作用  47-50
    3.3.3 (BPADA/ODA)聚酰亚胺/海泡石复合薄膜的微观结构研究  50-58
    3.3.4 (BPADA/ODA)聚酰亚胺/海泡石复合薄膜的力学和热性能研究  58-60
    3.3.5 (BPADA/ODA)聚酰亚胺/海泡石纳米复合薄膜的尺寸稳定性和吸水性研究  60-62
    3.3.6 (BPADA/ODA)聚酰亚胺/海泡石纳米复合薄膜表面形貌与性能研究  62-64
  3.4 本章小结  64-67
第四章 结论  67-69
参考文献  69-73
致谢  73-75
研究成果及发表的学术论文  75-77
作者和导师简介  77-78
北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  78-79

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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