多壁碳纳米管%2f聚酰亚胺复合薄膜制备及其性能的的研究

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1、兰州大学2008届硕士学位论文摘要摘要碳纳米管具有优异的物理和化学性能，是聚合物基复合材料的理想增强体。聚酰亚胺是一类重要的功能高分子材料，现代科学技术的飞速发展对它的性能也提出了更高的要求。鉴于有机／无机纳米复合在聚合物材料改性方面的应用，通过与碳纳米管复合也不失为进一步提高聚酰亚胺各项性能的有效手段。本文分别通过原位聚合法和溶胶．凝胶法制备了两种多壁碳纳米管／聚酰亚胺复合薄膜(MWNTs-S-PI和MWNTs．g．PI)。借助红外光谱、紫外．可见吸收光谱、X射线衍射以及透射电镜等现代表征手段对复合薄膜的结构进行了表征分析。对比

2、了两种复合薄膜的机械性能、热学性能以及太阳光的吸收和反射性能，并进行了全面讨论。本论文的主要研究工作如下：1．对多壁碳纳米管进行了纯化和酸化处理。测试结果表明，用浓盐酸超声波处理2h即可有效地除去里面所含的金属催化剂、无定形碳及灰烬等杂质；用2．6mol／L的稀硝酸回流氧化48h左右即可在多壁碳纳米管表面接枝上足够多的羧基，并且保持了较完整的结构，得到酸化多壁碳纳米管。2．以纯化多壁碳纳米管、醚二胺(ODA)和醚二酐(ODPA)为原料，NMP为溶剂，采用原位聚合法制备了MWNTs-s—PI复合薄膜。性能测试结果表明：多壁碳纳米管含

3、量为0．5wt％时，MWNTs．S．PI复合薄膜的拉伸强度和杨氏模量相对于纯PI薄膜的129．2MPa和2．6GPa分别提高了8．8MPa(6．8％)和0．3GPa(11．5％)；含量为2wt％时，玻璃化转变温度从267．5oC降到250．1oC(降低了17．4oC，6．5％)，对太阳光的吸收率则从17％提高到65％。3．以酸化多壁碳纳米管、醚二胺(ODA)和醚二酐(ODPA)为原料，NMP为溶剂，采用溶胶．凝胶法制备了MWNTs．g．PI复合薄膜。性能测试结果表明：MWNTs．g．PI复合薄膜的机械强度呈现出先增加后减小的变化趋

4、势，在多壁碳纳米管含量为O．5wt％左右达到一个最大值，拉伸强度和杨氏模量相对于纯PI．NH2薄膜的●127MPa和2．5GPa分别提高了28．4MPa(22．4％)和0．95GPa(38％)；含量为2wt％时，玻璃化转变温度从256．1oC降到251oC(降低了5．1oC，2％)，对太阳光的吸收率则从17．1％提高到79．9％。关键词：多壁碳纳米管；聚酰亚胺；纳米复合；薄膜；原位聚合；溶胶．凝胶碳纳米管，聚酰亚胺复合薄膜的制备及其性能研究AbstractCarbonnanotubes(CNTs)aretheidealfiller

5、ofcompositesbecauseoftheiroutstandingph)rsicalandchemicalproperties．Aromaticpolyimides(PIs)arewellknownasfunctionalmaterials、Vitllhi曲thermalresistanceandthermalstability,lowdielectricconstant，andexcellentmechanicalstrength．WiⅡlrapiddevelopmentofmodemtechnologyandscien

6、ce，higherstandardhasbeenputforwardaboutthepropertiesofpolyimides．Therearemoreandmoreapplicationsofcompositesbaseonorganicpolymerandinorganicnanoparticle，SOpreparingCNTs／PInanocompositesmaterialsisaneffectivewaytoimprovethepropertiesofpolyimides．Inthisthesis，wehadprepa

7、redMWNTs—S-PIandMWNTs-g—PIcompositesfilmsthroughinsitupolymerizationandsol-gelpolymerization，respectively．ThestructuresofthesecompositeswereconfirmedbyFT-IR,UV_vis，XRDandTEM．Themechanicalproperty,thermalproperty,solarabsorptanceandsolarreflectanceofthesecompositesfilm

8、swerecomparedanddiscussedroundly．Themaincontentofthisthesisislistedbelow．1．Therearesomeimpuritiessuchascatalysts(Fe)，amorpho