无机纳米/聚酰亚胺杂化薄膜的研制

论文摘要

聚酰亚胺是一种性能优良的有机聚合物工程材料,具有突出的耐热性、耐化学性以及高机械强度,被广泛应于宇航、微电子领域中。随着电机工业的迅速发展,高频电机与高压电机相继出现,这对电机用绝缘材料的性能要求达到了新的水平,不仅仅是高的机械强度、高模量和热稳定性,对薄膜的电性能也提出了更高的要求,虽然未掺杂的聚酰亚胺性能比较好,但在应用中还远远不够。而金属氧化物类的无机材料有着有机材料某些无法达到的优异性能,但在实际应用中却有着很多无法克服的困难,而有机和无机杂化复合材料有着非常优异的性能。本论文制备了聚酰亚胺/无机纳米杂化薄膜,研究了其结构、形态和性能,并对三者的关系进行分析。本文采用均苯四甲酸二酐（PMDA）及4,4’-二氨基二苯基醚（ODA）为基本原料,以N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂制备聚酰胺酸PAA溶液,并且采用溶胶-凝胶法由正硅酸乙酯、异丙醇铝制备出二氧化硅、氧化铝溶胶,将其按一定的比例掺入已制备的聚酰胺酸中,经过长时间高速搅拌使其混合均匀,亚胺化后制得聚酰亚胺/无机纳米杂化薄膜。通过傅立叶红外光谱、原子力显微镜、热失重分析和击穿实验对薄膜的表面结构和热性能、击穿场强等进行了表征。结果表明,聚酰亚胺基体与纳米粒子之间有相互作用,并且形成Si-O-Al结构;无机纳米粒子分散均匀,并随着无机纳米粒子含量增加粒度增大;掺杂无机粒子的聚酰亚胺薄膜与未掺杂的聚酰亚胺薄膜相比,热分解温度增高,击穿强度降低;在硅铝共掺杂的薄膜中,当硅铝总含量为8%时杂化薄膜的击穿强度下降最少,薄膜的热分解温度达到最高值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 纳米材料概述
• 1.2.1 纳米材料定义
• 1.2.2 纳米材料的基本特性
• 1.2.3 纳米材料的应用
• 1.3 聚酰亚胺研究现状
• 1.3.1 聚酰亚胺发展概况
• 1.3.2 聚酰亚胺的制备方法
• 1.3.3 聚酰亚胺的应用
• 1.3.4 聚酰亚胺的发展趋势
• 1.4 有机/无机杂化材料
• 1.4.1 有机/无机杂化材料制备方法
• 1.4.2 有机/无机纳米杂化材料的分类
• 1.4.3 聚酰亚胺/无机物杂化材料
• 1.5 本课题来源及主要研究内容
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 主要研究内容
• 第2章 实验原理
• 2.1 溶胶凝胶法基本原理
• 2.1.1 溶胶凝胶法概述
• 2.1.2 溶胶凝胶法的工艺原理
• 2.2 两步法制备聚酰亚胺的合成原理
• 2.3 影响聚酰亚胺杂化薄膜的工艺因素
• 2.4 本章小结
• 第3章 实验部分
• 3.1 原料及原料处理
• 3.1.1 原料
• 3.1.2 原料处理
• 3.2 实验仪器
• 3.3 实验步骤
• 3.3.1 前驱体制备
• 3.3.2 亚胺化过程
• 3.3.3 工艺流程
• 3.4 性能测试与表征
• 3.4.1 傅立叶红外光谱
• 3.4.2 原子力显微镜
• 3.4.3 热失重测试
• 3.4.4 击穿强度测试
• 3.5 本章小结
• 第4章 结果与讨论
• 4.1 红外光谱分析
• 4.1.1 无机溶胶红外光谱分析
• 4.1.2 杂化薄膜红外光谱分析
• 4.2 原子力显微镜分析
• 4.3 热失重分析
• 4.4 击穿强度分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢