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1、68工程塑料应用2006年,第34卷,第4期聚酰亚胺/无机纳米复合材料的制备、结构与性能李福成(宁夏东方有色金属集团,石嘴山753000)摘要综述了国内外聚酰亚胺(PI)/无机纳米复合材料的最新研究进展,重点阐述PI/无机纳米复合材料的制备、结构、性能及应用,并展望了它的发展趋势。列举了几种常用无机纳米粉体的特性,介绍了PI/无机纳米复合材料的3种制备方法,即溶胶-凝胶法、插层复合法、直接分散法。关键词聚酰亚胺纳米复合材料插层剂结构性能聚酰亚胺(PI)是重复结构单元中含有酰亚胺环的芳杂表1几种常见无机纳米粒子(粉体)的特性环聚合物,其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物尤为
2、重要,PI纳米纳米二氧纳米二氧纳米纳米纳米[1]项目碳酸钙化钛化硅氧化铝氧化锌水滑石聚合物早在1908年就已有报道。自从20世纪60年代初将PI薄膜及清漆商品化后,PI就得到了蓬勃发展。PI作为Mg4Al2(OH)12分子式CaCO3TiO2SiO2-xAl2O3ZnOCO#4HO功能材料是迄今为止在工业领域应用的耐热等级最高的聚32合物材料,加之其具有优异的力学性能,因而被广泛地应用外观白色粉末白色粉末白色粉末白色粉末淡黄色粉末白色粉末[2,3]于航空航天、电子电气等领域。PI的高热稳定性和高玻平均粒径/405010~15015~1002025@60nm璃化转变温
3、度(T)有助于稳定以纳米尺寸分散在其中的微g粒,不会使纳米微粒聚集,对制备复合材料十分有利。比表面积/2-112064080~18050m#g自从Gleiter等报道纳米材料以来,纳米材料以其优良密度/的性能引起普遍关注。纳米粒子具有表面效应、小尺寸效-31.6~2.54.22.23.95.6g#cm[4]应、量子化效应等。PI/无机纳米粒子复合材料属于有机长径比5~50-无机复合材料,不仅兼具无机材料和有机材料的特性,如熔点/e167020501975无机材料的耐热性、低热膨胀系数及有机聚合物的韧性、延折射率2.72展性和可加工性等优点,给材料的物理、化学性质带来
4、特殊2PI/无机纳米复合材料的制备方法的变化,而且由于纳米尺度的分散相,大大增加了界面相互为了得到具有更加优异性能的PI复合材料,美国NASA作用,往往还可以起到既增韧又增强的作用。近年来,许多[5~7]Lewis研究中心的Serafini等发明了改进PI复合材料的制备人对PI/纳米SiO2复合材料进行了研究,但大都属于非[9]可溶性的PI体系。方法,这种方法是将二酯化的芳香二酸和芳香二胺及封端剂溶解在低沸点的醇类溶剂中,形成单体混合物的浸渍液,随着研究的深入,PI不论作为结构材料还是功能材料都得到充分认识,PI被认为是/没有PI材料的研究就不会有然后用它对增强纤维
5、进行浸渍,制成预浸料,在除去预浸料今天的微电子技术0。我国在该领域的研究已有40多年的中的绝大部分溶剂之后,经过铺层的预浸料被置于120~积累,近年来大量有关PI的研究和应用的相关文献报道十232e的温度环境中,此时二酸二酯和二胺单体现场就地环分活跃,取得了许多可喜的成果,在国民经济和国防事业中化生成有活性基团的酰亚胺预聚体,然后进一步升高温度使发挥了一定的作用,PI/无机纳米复合材料是该领域研究的预聚体发生加成交联反应。在PI复合材料中无机物以分散热点之一。相的形式存在。目前制备的PI复合材料种类较多,如双马1无机纳米材料的特性[8]来酰亚胺(BMI)型PI先进复
6、合材料、PMR型PI先进复合材无机纳米材料的尺寸既不同于微观原子、分子团簇,又料、热塑性PI复合材料,乙炔封端和苯乙炔封端的PI复合不同于宏观体相,是一种介于宏观固体和微观分子间的亚稳材料。常用的制备方法有溶胶-凝胶法、插层复合法、直接态中间物质,是继单组分材料、复合材料、梯度功能材料之后分散法等。的第4代材料,其结构为至少一维尺寸在1~100nm。纳米2.1溶胶-凝胶法粒子尺寸小、表面非配对原子多、与聚合物分子的结合能力溶胶-凝胶法是目前制备PI/无机纳米复合材料最常强,并对聚合物基体有特殊的影响,故形成的聚合物纳米复用的方法之一。其基本原理是:无机纳米粒子的前驱
7、体在与合材料通常比相同组成的常规复合材料表现出更优异的物PI的前驱体或单体的共溶剂中水解和缩合,形成的凝胶与理、化学性能。几种常见无机纳米粒子粉体的特性如表1所示。收稿日期:2006201225李福成:聚酰亚胺/无机纳米复合材料的制备、结构与性能69PI不发生相分离,即可获得PI/无机纳米复合材料。此法反混、乳液共混。该法是制备聚合物纳米复合材料最直接的方应条件温和、两相分散均匀、允许掺杂大量的有机物和无机法。将无机纳米微粒或超微粉直接分散于PI或其前驱体中物,而且能得到高纯度和高均匀的复合材料,易于加工成型。可以制得纳米复合材料。高速、长时间的机械搅拌加上超声
