多層超疏水PI納米纖維復(fù)合膜的制備及其表征

發(fā)布時(shí)間：2020-04-20 08:55

【摘要】：聚酰亞胺(PI)由于具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的機(jī)械性能以及耐化學(xué)腐蝕性能等,而被廣泛應(yīng)用于薄膜、工程塑料、纖維、高溫過(guò)濾、防護(hù)服裝、涂料、粘合劑、汽車(chē)、航空航天和微電子器件等領(lǐng)域。目前,越來(lái)越多的研究者開(kāi)始關(guān)注聚酰亞胺某些特定的性能,以便聚酰亞胺可以在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用,所以有研究者們對(duì)聚酰亞胺進(jìn)行復(fù)合改性,使材料性能變得更加優(yōu)異,而且復(fù)合改性也是一種最為簡(jiǎn)單高效的改性方法。因此本研究以商業(yè)化的PI納米纖維膜為基底材料,對(duì)其進(jìn)行多層復(fù)合改性修飾,從而得到超疏水PI納米纖維復(fù)合膜,其過(guò)程是將商業(yè)化的PI納米纖維膜分別經(jīng)過(guò)聚苯胺(PANI)構(gòu)筑膜的粗糙度、聚四氟乙烯(PTFE)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)降低膜總體的表面能,得到多層超疏水PI/PANI/PTFE/PDMS復(fù)合膜,主要工作包括如下三個(gè)部分:(1)PI/PANI納米纖維復(fù)合膜的制備及其性能表征:通過(guò)苯胺原位聚合法,在PI纖維膜表面上形成一層粗糙的聚苯胺,制備PI/PANI復(fù)合膜。這種具有皮芯型復(fù)合結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜,能夠更好的結(jié)合PI和PANI兩種聚合物各自?xún)?yōu)異的性能,通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)溫度和苯胺的濃度得到最優(yōu)的PI/PANI復(fù)合膜。結(jié)果表明,當(dāng)控制反應(yīng)溫度為0℃,AN濃度為0.03 M時(shí)得到的復(fù)合膜結(jié)構(gòu)和性能最好,其復(fù)合膜表面有一層納米級(jí)的粗糙均勻乳突狀的結(jié)構(gòu),滿(mǎn)足超疏水粗糙度的要求,PANI所構(gòu)筑的粗糙結(jié)構(gòu)也能夠后續(xù)處理。(2)PI/PANI/PTFE納米纖維復(fù)合膜的制備及其性能表征:采用超聲浸泡法,使PI/PANI復(fù)合膜表面附著PTFE納米顆粒,降低膜總體的表面能,從而得到超疏水PI//PANI/PTFE復(fù)合膜。方法是將第一步合成的PI/PANI復(fù)合膜浸泡在不同含量的PTFE乳液中,再通過(guò)優(yōu)化PTFE含量和熱處理溫度,得到PI復(fù)合膜。結(jié)果表明:隨著PTFE含量的增加,復(fù)合膜的接觸角先增大后減少,當(dāng)PTFE含量達(dá)到5 wt%時(shí),經(jīng)300℃熱處理后,此時(shí)的PI/PANI/PTFE復(fù)合膜接觸角最大,接觸角高達(dá)157.4 ~o。(3)PI/PANI/PTFE/PDMS納米纖維復(fù)合膜的制備及其性能表征:為了進(jìn)一步改善復(fù)合膜的性能,提高復(fù)合膜的疏水性,增強(qiáng)各層修飾的協(xié)同作用,再通過(guò)用PDMS修飾處理,制備超疏水PI復(fù)合膜。具體方法是將優(yōu)化的PI/PANI/PTFE復(fù)合膜在不同含量的PDMS乳液中超聲浸泡處理,優(yōu)化PDMS的含量,從而得到PI/PANI/PTFE/PDMS復(fù)合膜。結(jié)果表明:隨在PDMS含量的增加,PI復(fù)合膜的接觸角先增大后減少,當(dāng)PDMS含量為2wt%,處理溫度為300℃時(shí),其接觸角達(dá)到最大為159.4?,此時(shí)復(fù)合膜疏水性能最佳。此外,PI/PANI/PTFE/PDMS納米纖維復(fù)合膜也具有較好的力學(xué)性能,其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、拉伸模量分別為16.2 MPa、61.8%和108.2 MPa。
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