改性石墨烯-碳納米管-聚酰亞胺復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、納米材料中一維的碳納米管和二維的石墨烯都能對聚酰亞胺樹脂有很好的改性作用，選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ苽涑鍪?碳納米管/聚酰亞胺復(fù)合材料，它們之間可以產(chǎn)生一種協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料具備更優(yōu)良的熱學(xué)和力學(xué)等性能。
　　本文以N,N-二甲基乙酰胺為溶劑，以4,4’-二氨基二苯醚和均苯四甲酸酐聚合得到的聚酰亞胺為基體，以KH-550改性后的石墨烯和碳納米管為納米增強相，采用原位聚合法分別制備了改性石墨烯/聚酰亞胺（KGO/PI）二元復(fù)合薄膜、改性

2、碳納米管/聚酰亞胺（KCNT/PI）二元復(fù)合薄膜以及改性石墨烯/改性碳納米管/聚酰亞胺（KGO/KCNT/PI）三元復(fù)合薄膜，用紅外光譜（IR）、掃描電子顯微鏡（SEM）、熱重分析（TGA）、示差掃描量熱分析（DSC）、動態(tài)熱機械分析（DMA）和電子萬能試驗機等手段研究其形貌及熱、力學(xué)性能。
　　經(jīng)SEM觀察表明：KGO、KCNT在聚酰亞胺基體內(nèi)分散良好，沒有出現(xiàn)明顯的團(tuán)聚；KH-550能夠有效阻止石墨烯、碳納米管在基體中的堆疊或

3、纏繞；
　　研究了KGO/PI二元復(fù)合薄膜的熱、力學(xué)性能。熱性能結(jié)果表明：KGO的加入提高了復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性、內(nèi)耗和模量，對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度影響較小。KGO含量為0.1wt％時，復(fù)合薄膜的熱分解溫度最高，Td5%為559.09℃，起始儲能模量提高了25.91%。力學(xué)性能結(jié)果表明：復(fù)合薄膜的拉伸強度、彈性模量隨著KGO含量的增加而增大，1.0wt%時其力學(xué)性能達(dá)到最大，拉伸強度提高了17.55%，彈性模量提高了8.68%。
　

4、　研究了KCNT/PI二元復(fù)合薄膜的熱、力學(xué)性能。熱性能結(jié)果表明：加入KCNT同樣會提高復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性、內(nèi)耗和模量。當(dāng)KCNT含量為0.5wt%時，復(fù)合薄膜的熱分解溫度最高，Td5%為563.29℃，起始儲能模量提高了27.74%。力學(xué)性能結(jié)果表明：KCNT的加入提高了復(fù)合薄膜的拉伸強度和彈性模量，KCNT含量為0.5wt%時拉伸強度提高了10.76%，KCNT含量為1.0wt%時彈性模量提高了12.16%。
　　將KGO和K

5、CNT同時加入到聚酰亞胺基體中，制備了KGO/KCNT/PI三元復(fù)合薄膜，研究 KGO和KCNT在聚酰亞胺基體中的協(xié)同增強作用。結(jié)果表明：當(dāng)KCNT:KGO=2:1時兩種納米粒子形成的三維空間結(jié)構(gòu)使其分散效果，此時二者的協(xié)同增強作用最大，體現(xiàn)在復(fù)合薄膜的Td5%最高為562.83℃，其儲能模量、拉伸強度和彈性模量分別提高了27.74%、24.71%和24.28%。說明一維的碳納米管穿插在二維石墨烯片層中，能夠連接石墨烯片層并阻止其堆疊，