PI/MWNTs纳米杂化薄膜的制备与电性能研究

PI/MWNTs纳米杂化薄膜的制备与电性能研究

论文摘要

聚酰亚胺(PI)作为一种高性能工程材料,在宽广的温度范围内有着优异的物理及化学性能,能够广泛应用在航空/航天、电气/电子等领域。近十年来,为满足各领域对PI材料性能更高的要求,国内外学者采用各类无机纳米粒子组分改性PI,与其它无机纳米粒子相比,碳纳米管(MWNTs)具有极大的长径比、高强度、一维导电、高导热性等诸多优异性能,成为近年来改性PI的研究热点。本文拟采用MWNTs对PI进行改性,利用两种方法对不同长径比的MWNTs进行了功能化处理,并将功能化的MWNTs均匀分散在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂中,在MWNTs的DMAc溶液中原位生成均苯型聚酰胺酸杂化胶液,然后在玻璃板上流延成膜,经过逐步升温热亚胺化,得到三个系列的PI/MWNTs纳米杂化薄膜。本文对杂化薄膜的表面和断面形貌进行了表征,对杂化薄膜的电性能进行了分析。研究结果表明:MWNTs的功能化处理改善了其在溶液和杂化薄膜中的分散性,增强了与PI基体的相容性。在掺杂量小于0.7wt%时,三种杂化薄膜的耐电晕时间均随掺杂量的增加先升高后下降,A体系的耐电晕时间最长为7.75h,B体系为5.75h,C体系为9.5h;掺杂量小于5wt%时,杂化薄膜的介电常数随着MWNTs掺杂量的增加而变大,在102Hz106Hz频率范围内随着频率的升高而减小;掺杂量小于0.56wt%时,杂化薄膜的介电损耗在102Hz106Hz频率范围内随频率升高而增加,随着掺杂量的提高而变大;掺杂量小于1.5wt%时,三个体系杂化薄膜的介电强度随着MWNTs掺杂量的提高均呈下降趋势,掺杂量相同的情况下,A体系的介电强度最大,C体系最小。MWNTs的引入对PI薄膜的耐电晕性有一定的改善作用,对杂化薄膜介电常数、介电损耗和介电强度影响的规律性比较明显。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景及意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 本文主要研究内容
  • 第2章 功能化MWNTs 的制备
  • 2.1 实验原料与设备
  • 2.1.1 原材料
  • 2.1.2 仪器设备
  • 2.2 多壁碳纳米管功能化分析
  • 2.2.1 多壁碳纳米管羧基化方案分析
  • 2.2.2 多壁碳纳米管氨基化方案分析
  • 2.3 功能化MWNTs 研究手段
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 PI/MWNTs 纳米杂化薄膜的制备
  • 3.1 聚酰亚胺制备原理
  • 3.2 MWNTs 改性聚酰亚胺方法及原理
  • 3.3 PI/MWNTs 纳米杂化薄膜制备工艺
  • 3.4 杂化薄膜主要研究手段
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 PI/MWNTs 薄膜的结构与电性能分析
  • 4.1 SEM 测试分析
  • 4.1.1 MWNTs 形貌分析
  • 4.1.2 PI/MWNTs 薄膜表面和断面形貌分析
  • 4.2 PI/MWNTs 薄膜化学结构分析
  • 4.3 PI/MWNTs 薄膜的耐电晕性
  • 4.3.1 耐电晕性测试原理和方法
  • 4.3.2 耐电晕性测试结果与分析
  • 4.4 PI/MWNTs 薄膜的介电常数与介电损耗
  • 4.4.1 介电常数测试结果与分析
  • 4.4.2 介电损耗测试结果与分析
  • 4.5 PI/MWNTs 杂化薄膜的介电强度
  • 4.5.1 介电强度测试原理和方法
  • 4.5.2 介电强度测试结果与分析
  • 4.6 课题展望
  • 4.7 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
  • 相关论文文献

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