聚酰亞胺-絹云母納米復(fù)合絕緣漆的制備及耐熱性能研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)是指分子結(jié)構(gòu)含有酰亞胺基的芳雜環(huán)的高分子化合物。具有優(yōu)異的耐高低溫性能，使用范圍在-269℃～400℃;優(yōu)異的物理機(jī)械性能，其性能僅次于碳纖維;優(yōu)良的電絕緣性能并在寬頻率、高溫域范圍內(nèi)保持穩(wěn)定;優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性能:抗輻照、耐各種有機(jī)溶劑等。由PI制成的高溫絕緣漆或膜作為核工業(yè)、航空航天領(lǐng)域涉及的絕緣處理;特種纖維作為先進(jìn)復(fù)合材料的高溫介質(zhì)、高溫過濾材料及防彈防火織物;超高溫工程塑料作為航空航天及火箭零部件;以及板材及棒用

2、作自潤滑、密封、絕緣等結(jié)構(gòu)材料。但是國外PI漆包線絕緣漆最高耐溫等級為350℃，而國內(nèi)僅有240℃。進(jìn)一步提高PI的耐熱性能是目前亟需解決的問題。
　　絹云母和蒙脫土作為廉價(jià)易得的層狀硅酸鹽材料，由于其優(yōu)異力學(xué)性能，絕緣性能和耐高溫性能被廣泛應(yīng)用于橡膠，塑料，涂料，造紙等領(lǐng)域。為了進(jìn)一步改善絹云母和蒙脫土的性能以及增加其與高分子之間的相容性，本文提出要用采用溶膠凝膠法分別制備出絹云母與二氧化硅的雜化體系（Sericite-SiO2

3、）以及蒙脫土與二氧化硅的雜化體系(MMT-SiO2)，具體是利用正硅酸乙酯(TEOS)在酸性（PH=2左右）環(huán)境下水解和縮合成SiO2的過程中與層狀硅酸鹽之間相互作用，實(shí)現(xiàn)SiO2修飾絹云母和蒙脫土。掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射(XRD)結(jié)果表明二氧化硅顆粒很好地包覆在絹云母表面形成了更為致密的無機(jī)層。對于蒙脫土，二氧化硅顆粒包覆并部分剝離了納米蒙脫土片層.然后將聚酰胺酸(PAA)和Sericite-SiO2，MMT-SiO2通

4、過物理共混的方法制得PAA/Sericite-SiO2和PAA/MMT-SiO2復(fù)合材料，最后經(jīng)過熱亞胺化過程制得聚酰亞胺/絹云母-二氧化硅（PI/Sericite-SiO2）和聚酰亞胺/蒙脫土-二氧化硅(PI/MMT-SiO2)復(fù)合薄膜。通過SEM和XRD表征可知，適量的純無機(jī)雜合體系在PI基體中分散均勻，形成了良好的無機(jī)層網(wǎng)絡(luò)。熱重分析(TGA)和電學(xué)測試的結(jié)果表明由于Sericite-SiO2，MMT-SiO2分別在PI基體中形成

5、了良好的致密無機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由Sericite-SiO2雜合體系填充的聚酰亞胺復(fù)合材料（PI-5wt％）的初始分解溫度比純聚酰亞胺(PI-0)提高了40℃，比同量添加純絹云母聚酰亞胺薄膜(PI-raw)提高了17℃，PI-5wt％的電阻率是PI-0和PI-raw的70倍和2倍，耐擊穿電壓也得到了類似結(jié)果的提高。由MMT-SiO2填充的聚酰亞胺復(fù)合材料（PI-5wt％）的初始分解溫度比純聚酰亞胺(PI-0)提高了28℃，比同量添加純蒙脫土聚

6、酰亞胺薄膜(PI-raw)提高了18℃。同樣PI-5wt％的電阻率是PI-0和PI-raw的近30倍和1.6倍，耐擊穿電壓也相應(yīng)得到改善。所以層狀硅酸鹽絹云母和蒙脫土同二氧化硅協(xié)同改善了聚酰亞胺薄膜的耐熱性能，電阻率和耐擊穿電壓。
　　為了進(jìn)一步提高絹云母在高分子基體中的有規(guī)則分散性，本文中采用常用的仿生生物成膜物質(zhì)殼聚糖來改善絹云母的取向分布，采用物理共混的簡易方法獲得了殼聚糖/絹云母復(fù)合薄膜。場發(fā)射掃描電鏡的結(jié)果表明該薄膜具有