论文摘要
近年来,聚酰亚胺/无机纳米复合材料的研究越来越受到人们的关注。采用无机纳米粒子对聚酰亚胺改性,不仅可以改善聚酰亚胺的性能,而且在一定程度上可以综合无机纳米粒子和聚酰亚胺两组份各自的特征和优点。相对于其他无机纳米粒子而言,碳纳米管具有长径比大、强度高、韧性好、密度小的优点,成为聚合物的理想改性材料。所以本课题采用多壁碳纳米管对聚酰亚胺进行改性,以期望得到性能优异的聚酰亚胺/多壁碳纳米管（PI/MWNTs）纳米复合材料。但是碳纳米管具有很高的比表面积和表面活化能,极易团聚,为了提高碳纳米管在聚合物基体中的分散性,采取了两种功能化处理法对其进行表面修饰,并重点研究功能化处理后多壁碳纳米管的引入对聚酰亚胺力学性能的影响。本文首先采用羧基化处理法和氨基化处理法分别对MWNTs进行表面修饰,然后通过超声分散-原位聚合法制备聚酰胺酸/多壁碳纳米管杂化胶液,再经热亚胺化制得聚酰亚胺/多壁碳纳米管杂化薄膜。采用傅立叶变换红外光谱对功能化前后多壁碳纳米管表面基团的变化情况进行表征,利用扫描电子显微镜表征了碳纳米管在溶剂中的分散性及杂化薄膜的表面和断面形貌,并测试了杂化薄膜的力学性能。研究结果表明:经过功能化修饰的多壁碳纳米管在水中及聚酰亚胺基体中的分散性都得到了改善;随着多壁碳纳米管含量的增加,杂化薄膜的拉伸强度均呈先增加后减小的趋势,且断裂伸长率均呈下降趋势;羧基化处理的多壁碳纳米管掺入到聚酰亚胺基体中,在含量为0.92wt%时,杂化薄膜拉伸强度达到最大值116.83MPa,较纯聚酰亚胺薄膜提高了13%,但断裂伸长率下降了64%;氨基化处理的多壁碳纳米管掺入到聚酰亚胺基体中,在含量为0.53wt%时,杂化薄膜拉伸强度达到最大值107.81MPa,较纯聚酰亚胺薄膜提高了4.3%,但断裂伸长率下降了60%;羧基化处理的多壁碳纳米管最多可使聚酰亚胺薄膜的弹性模量提高54%,氨基化处理的多壁碳纳米管最多可使聚酰亚胺薄膜的弹性模量提高25%。