石墨烯-聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備及其碳化研究.pdf

1、本文以石墨烯及其聚酰亞胺復(fù)合薄膜為研究對(duì)象，重點(diǎn)分析了石墨烯對(duì)聚酰亞胺薄膜熱穩(wěn)定、力學(xué)、導(dǎo)電等性能的提高，在此基礎(chǔ)上，研究了石墨烯誘導(dǎo)聚酰亞胺碳化，緩解碳膜收縮變形等問題。主要研究內(nèi)容包括：
　　⑴選用均苯型、聯(lián)苯型、酮酐型聚酰亞胺，對(duì)聚酰亞胺制備中的加料順序、單體配比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等粘度影響因素和固化溫度進(jìn)行研究。在此基礎(chǔ)上，對(duì)三種PI薄膜進(jìn)行性能分析，發(fā)現(xiàn)三者的熱穩(wěn)定性相當(dāng)，可達(dá)到560℃，但酮酐型聚酰亞胺殘?zhí)悸矢哂谄渌?/p>

2、兩者，韌性也最佳。同時(shí)，其光學(xué)性能和電絕緣性最佳，可見光區(qū)域透光性大于80％，體積電阻率達(dá)到2.45×1014Ω·m。
　?、撇捎肏ummers法制備了氧化石墨，進(jìn)一步高溫?zé)徇€原制備了石墨烯。利用熱分析法研究了石墨烯的熱分解，說明了高溫?zé)徇€原的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。通過對(duì)還原前后的石墨烯進(jìn)行SEM、TEM、XRD等分析，證明其還原后保持了較好的空間褶皺結(jié)構(gòu)，且出現(xiàn)了特有的衍射峰，表明石墨烯的還原程度較高。
　　⑶采用原位聚合法制備不同含

3、量的石墨烯/聚酰亞胺（酮酐型）薄膜，通過XRD、FTIR等手段對(duì)石墨烯在聚酰亞胺中的分散狀態(tài)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)1.0%的石墨烯能有效地促使聚酰亞胺形成晶粒。耐熱性研究發(fā)現(xiàn)石墨烯提高了PI薄膜的熱穩(wěn)定性，尤其當(dāng)含量為0.5%時(shí)，其熱分解溫度Td5從純聚酰亞胺薄膜的525℃提高到565℃。拉伸性能結(jié)果表明石墨烯含量為1.0%時(shí)，復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)到501.3±3MPa，提高了92.7%，斷裂延伸率提高了175%。透光性分析發(fā)現(xiàn)復(fù)合薄膜的透光率

4、隨石墨烯含量增加顯著降低。導(dǎo)電性研究表明薄膜隨石墨烯的增加電阻率逐漸降低，其電阻率達(dá)到4.0×107Ω·m（石墨烯含量為2.0%），滿足抗靜電要求。
　　⑷對(duì)復(fù)合薄膜進(jìn)行不同溫度下的碳化，研究了碳膜的形貌、結(jié)構(gòu)及其性能。發(fā)現(xiàn)800℃前，碳膜因熱解而缺陷較多，800℃后，碳膜的結(jié)構(gòu)趨于光滑平整。石墨烯含量為1.0%時(shí)誘導(dǎo)作用顯著。一方面，加速了碳化進(jìn)程；另一方面，它與聚酰亞胺基碳膜之間有強(qiáng)烈的π-π交疊作用，碳化時(shí)誘導(dǎo)聚酰亞胺沿著石