碳納米紙增強的PMR型聚酰亞胺復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、聚酰亞胺是一種綜合性能優(yōu)異的耐高溫聚合物基體，這類樹脂不但具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和熱氧化穩(wěn)定性，而且具有很高的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良的綜合力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性能、耐磨損性能、耐輻照性能以及出色的介電性能。
　　 碳納米紙的基本成分是單壁或者多臂碳納米管。只要利用簡單的超聲波振蕩碳納米管的懸濁液，就能使原本極易團(tuán)聚的碳納米管均勻分散，經(jīng)負(fù)壓過濾便可得到柔軟而有韌性的碳納米紙。本實驗制得的單層碳納米紙厚度在3mm左右，直徑在63mm左右，面

2、密度約為0.04mg*mm-2，其內(nèi)部充滿細(xì)小的孔徑能夠讓樹脂進(jìn)入以便形成復(fù)合材料。
　　 本文采用3，3’，4，4＇-氧雙鄰苯二甲酸酐、4，4＇-二氨基二苯甲烷作為合成PMR型聚酰亞胺樹脂的單體，并采用兩種不同的封端基5-降冰片烯-2，3-二甲酸(NA)與4-苯基乙炔基鄰苯二甲酸酐(PEPA)令樹脂產(chǎn)生交聯(lián)固化，最后得到碳納米紙增強的PMR型聚酰亞胺復(fù)合材料。
　　 碳納米紙作為增強材料需要與樹脂進(jìn)行充分的粘合，本文選

3、用了普通的表層涂覆法和真空抽濾法作為聚酰亞胺單體混合物溶液浸漬碳納米紙的方法，經(jīng)電鏡分析表明，只有真空抽濾法才能使樹脂對碳納米紙進(jìn)行充分的浸潤和牢固的粘合。
　　 通過PMR型聚酰亞胺的單體溶液固含量-粘度測試、預(yù)聚物的傅里葉變換紅外特征光譜(FT-IR)分析，本文設(shè)計并且優(yōu)化了“兩步浸漬熱壓法”用以制作碳納米紙增強PMR型聚酰亞胺基復(fù)合材料。在“兩步浸漬熱壓法”的第一步，碳納米紙經(jīng)真空抽濾被單體混合物溶液浸漬完全之后，采用真空

4、環(huán)境在一定的溫度環(huán)境下去除小分子殘余溶劑并完成預(yù)浸料的酰胺化和預(yù)亞胺化。在第二步中，復(fù)合材料的預(yù)聚物被置于自行設(shè)計的模具中進(jìn)行升溫，使聚酰亞胺產(chǎn)生交聯(lián)固化，提高使用溫度和機械性能。
　　 由掃描電鏡測試和熱穩(wěn)定性分析得知，NA和PEPA封端的聚酰亞胺樹脂與碳納米紙牢固結(jié)合可以得到高纖維體積含量的復(fù)合材料，并且都能在400℃以上的高溫中保持極少的熱失重率。以NA為封端基得到的聚酰亞胺復(fù)合材料內(nèi)部有少量的空隙存在，而PEPA作為封端