共混聚酰亚胺纳米纤维的制备与其性能表征

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1、摘要本论文简述了聚酰亚胺的综合性能及其PI性能改进方法，通过聚酰亚胺的预聚体聚酰胺酸溶液的混合，得到聚酰胺酸的共混物，并经电纺和高温亚胺化制备了共混聚酰亚胺纳米纤维膜，达到改性的目的。聚酰亚胺因具有优异的热性能，被广泛地关注和应用。本文设计和合成了三种不同分子结构的聚酰亚胺预聚体，并通过电纺丝技术制备了它们的二元和三元共混聚酰亚胺纳米纤维膜，测试了它们的热性能、机械性能和热机械性能。本论文主要研究工作包括：1．二元共混BPDA．BPA／BPDA-ODA聚酰亚胺纳米纤维：由BPDA—BPA聚酰胺酸与BPDA—ODA聚酰胺酸按不

2、同比例进行混合，经电纺和高温亚胺化制备而成。BPDA．BPAPAA与BPDA．ODAPAA的配比在4：6时，共混聚酰亚胺纳米纤维的抗拉强度最大，拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率分别为1．3GPa、7．7GPa和15．80％。相应BPDA．BPA均聚聚酰亚胺纳米纤维膜的机械性能为416MPa、12．1GPa和2．59％；BPDA-ODA均聚聚酰亚胺纳米纤维膜的为458M_Pa、4．5GPa和27．08％。2．三元共混BPDA，PRM／BPDA—PDA／BPDA．MPD聚酰亚胺纳米纤维：固定BPDA-PRM聚酰胺酸的比例为40％，

3、将BPDA．PDA聚酰胺酸与BPDA．MPD聚酰胺酸在60％1：1二例下进行组合配比，经电纺和高温亚胺化制备而成。BPDA．MPDPAA与BPDA．PDAPA．A的配比在6：4时，共混聚酰亚胺纳米纤维的抗拉强度最大，拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率分别为962MPa、9．2GPa和12．84％；相应BPDA．PRM均聚聚酰亚胺纳米纤维膜的机械性能为346M．Pa、8．2GPa和6．31％；BPDA．MPD均聚聚酰亚胺纳米纤维膜的为236MPa、3．1GPa和69．34％；BPDA．PDA均聚聚酰亚胺纳米纤维膜的为670MPa、

4、15．4GPa和5．79％。共混聚酰亚胺纳米纤维膜用机械性能测试仪、动态力学分析仪(DMA)、热失重分析仪(TGA)、差热扫描分析仪(DSC)等进行表征。共混聚酰亚胺纳米纤维膜表现出优于相应均聚聚酰亚胺纳米纤维膜的性能。3．三种不同分子结构的聚酰胺酸溶液，通过电纺和高温亚胺化过程制备得到相应的聚酰亚胺纳米纤维膜。用动态力学分析仪(DMA)和热失重分析仪(TGA)测定聚酰亚胺纤维膜的玻璃化转变温度以及热失重；用热机械分析仪(TMA)测定三种PI纳米纤维膜机械性能随测定温度升高的变化趋势。三种PI纳米纤维膜都表现出优异的热稳定性

5、和耐热性；刚性较强的聚酰亚胺在2500C的高温下仍有90％以上的拉伸强度保持率，而二元共混聚酰亚胺(BPDA．BPA／ODA=4／6)有88％以上的强度保持。关键词：电纺；共混聚酰亚胺；机械性能；热性能；热机械性能AbstractPolyimideshavefoundextensiveanenfionsandusesformanyyearsduetotheirexcellentthermalpropertiesandmechanicalproperties．Thisworkfocusedonmodificationofpol

6、yimidenanofibersbyusingblendingmethodbecauseofbeingeasyandeffective．P01)rimideblendnanofiberswerepreparedbyelectrospinningusingblendingsolutionsoftwoandthreekindsofpolyimideprecursors，poly(amicacid)s．Thesesolutionblendswereelectrospunintotheformofprecursornanofiber

7、mats，whichwereimiziedathightemperatureintopolyimideblendnanofibermats．Thermalproperties，mechanicalpropertiesandthermalmechanicalpropertieswerecharacterizedbyusingdynamicalmechanicalanalyzer(DMA)andthermalgravimetricanalyzer(TGA)，thermalmechanicalanalyzer(TMA)，diffe

8、rentialscanningcalorimeter(DSC)andCMT一8102electromechanicaluniversaltestingmachine．Thethesismainlyconsistsofthefollowingthreeparts：1．Preparationa