聚酰亚胺/纳米Al2O3杂化薄膜的制备和性能研究

聚酰亚胺/纳米Al2O3杂化薄膜的制备和性能研究

论文摘要

本文以均苯四甲酸二酐(PMDA)及4, 4’-二氨基二苯基醚(ODA)为原料,N, N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂经逐步缩聚反应制备聚酰胺酸(PAA),采用机械共混法将经硅烷偶联剂改性的纳米Al2O3粉体,借助超声波以一定的方式加入到PAA中,经热亚胺化成功制备了多个系列聚酰亚胺(PI)/纳米Al2O3杂化薄膜。采用扫描电子显微镜和X-射线衍射表征了PI杂化薄膜的微观形貌和聚酰亚胺分子链的有序度,测试了系列PI杂化薄膜的紫外-可见光透过率、热稳定性、力学性能和电击穿场强。扫描电镜分析表明纳米Al2O3的晶型和含量以及硅烷偶联剂的种类和用量对PI杂化薄膜中纳米Al2O3的分散状态有较大影响。X-射线衍射、紫外-可见光透过率分析表明纳米Al2O3的晶型和含量以及硅烷偶联剂的种类对聚酰亚胺分子链的有序度、紫外-可见光透过率的影响较大,而偶联剂的用量对其影响较小。热失重测试、力学性能测试、电击穿场强测试分析表明PI纳米杂化薄膜的热分解温度、电击穿场强均高于纯PI膜,而力学性能低于纯PI膜,掺杂γ-Al2O3的PI杂化薄膜的热稳定性、拉伸强度高于掺杂α-Al2O3的PI杂化薄膜;掺杂α-Al2O3的PI杂化薄膜的电击穿场强高于掺杂γ-Al2O3的PI杂化薄膜;在使用四种偶联剂改性α-Al2O3制备的PI杂化薄膜中,使用硅烷偶联剂KH-550的PI杂化薄膜的热稳定性、力学性能最好,使用硅烷偶联剂AE3012的PI杂化薄膜电击穿场强最高,当偶联剂AE3012用量为无机粒子质量分数的4wt%时,该杂化薄膜的热稳定性、力学性能、电击穿场强均最好。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 聚酰亚胺简介
  • 1.2.1 聚酰亚胺的合成
  • 1.2.2 聚酰亚胺的性能
  • 1.2.3 聚酰亚胺的应用
  • 1.2.4 聚酰亚胺的改性
  • 1.3 无机纳米材料简介
  • 1.3.1 纳米材料的性质
  • 1.3.2 纳米材料的分散
  • 1.4 聚酰亚胺/纳米无机杂化材料
  • 1.4.1 聚酰亚胺/纳米无机杂化材料的制备方法
  • 1.4.2 聚酰亚胺/纳米无机杂化材料的性能
  • 1.4.3 聚酰亚胺/纳米无机杂化材料的研究现状
  • 1.5 课题来源及主要研究内容
  • 1.5.1 课题意义及来源
  • 1.5.2 主要研究内容
  • 第2章 实验部分
  • 2.1 实验基本原理
  • 2.1.1 硅烷偶联剂的应用原理
  • 2.2 实验原料及处理
  • 2.2.1 实验原料
  • 2.2.2 原料处理
  • 2O3 杂化薄膜'>2.3 共混法制备PI/纳米AL2O3杂化薄膜
  • 2O3 粒子改性'>2.3.1 纳米Al2O3粒子改性
  • 2O3 混合胶液的制备'>2.3.2 PAA/纳米Al2O3混合胶液的制备
  • 2O3 杂化薄膜的制备'>2.3.3 PI/纳米Al2O3杂化薄膜的制备
  • 2.4 分析测试方法
  • 2.4.1 扫描电子显微镜测试
  • 2.4.2 X-射线衍射测试
  • 2.4.3 紫外-可见光透过率测试
  • 2.4.4 热失重测试
  • 2.4.5 力学性能测试
  • 2.4.6 电击穿场强测试
  • 2.5 本章小结
  • 2O3杂化薄膜结构与性能表征'>第3章 PI/纳米AL2O3杂化薄膜结构与性能表征
  • 3.1 扫描电镜分析
  • 2O3 不同晶型PI 杂化膜SEM 分析'>3.1.1 Al2O3 不同晶型PI 杂化膜SEM 分析
  • 3.1.2 不同种类偶联剂PI 杂化膜SEM 分析
  • 3.1.3 不同用量偶联剂PI 杂化膜SEM 分析
  • 2O3 不同含量PI 杂化膜SEM 分析'>3.1.4 Al2O3 不同含量PI 杂化膜SEM 分析
  • 3.2 X-射线衍射分析
  • 2O3 不同晶型PI 杂化膜XRD 分析'>3.2.1 Al2O3 不同晶型PI 杂化膜XRD 分析
  • 3.2.2 不同种类偶联剂PI 杂化膜XRD 分析
  • 3.2.3 不同用量偶联剂PI 杂化膜XRD 分析
  • 2O3 不同含量PI 杂化膜XRD 分析'>3.2.4 Al2O3 不同含量PI 杂化膜XRD 分析
  • 3.3 紫外-可见光光谱分析
  • 2O3 不同晶型PI 杂化膜UV-Vis 分析'>3.3.1 Al2O3 不同晶型PI 杂化膜UV-Vis 分析
  • 3.3.2 不同种类偶联剂PI 杂化膜UV-Vis 分析
  • 3.3.3 不同用量偶联剂PI 杂化膜UV-Vis 分析
  • 2O3 不同含量PI 杂化膜UV-Vis 分析'>3.3.4 Al2O3 不同含量PI 杂化膜UV-Vis 分析
  • 3.4 热稳定性分析
  • 2O3 不同晶型PI 杂化膜TGA 分析'>3.4.1 Al2O3 不同晶型PI 杂化膜TGA 分析
  • 3.4.2 不同种类偶联剂PI 杂化膜TGA 分析
  • 3.4.3 不同用量偶联剂PI 杂化膜TGA 分析
  • 2O3 不同含量PI 杂化膜TGA 分析'>3.4.4 Al2O3 不同含量PI 杂化膜TGA 分析
  • 3.5 力学性能分析
  • 2O3 不同晶型PI 杂化膜力学性能分析'>3.5.1 Al2O3 不同晶型PI 杂化膜力学性能分析
  • 3.5.2 不同种类偶联剂PI 杂化膜力学性能分析
  • 3.5.3 不同用量偶联剂PI 杂化膜力学性能分析
  • 2O3 不同含量PI 杂化膜力学性能分析'>3.5.4 Al2O3 不同含量PI 杂化膜力学性能分析
  • 3.6 电击穿场强分析
  • 2O3 不同晶型PI 杂化膜电击穿场强分析'>3.6.1 Al2O3 不同晶型PI 杂化膜电击穿场强分析
  • 3.6.2 不同种类偶联剂PI 杂化膜电击穿场强分析
  • 3.6.3 不同用量偶联剂PI 杂化膜电击穿场强分析
  • 2O3 不同含量PI 杂化膜电击穿场强分析'>3.6.4 Al2O3 不同含量PI 杂化膜电击穿场强分析
  • 3.7 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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