發(fā)布時(shí)間：2020-04-24 10:24

【摘要】：聚亞胺是一種新型的熱固性材料,由于亞胺鍵的動(dòng)態(tài)共價(jià)相互作用,具有自修復(fù)性,可回收性和環(huán)保性等獨(dú)特的性質(zhì)。聚亞胺可以方便地在室溫條件下通過(guò)熱壓成型或溶劑潤(rùn)濕條件進(jìn)行自修復(fù)。為了滿足更廣泛的應(yīng)用要求,非常有必要通過(guò)各種方法來(lái)改善聚亞胺的力學(xué)性能。天然生物材料中廣泛存在著性能優(yōu)良的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化復(fù)合材料。模仿生物復(fù)合材料結(jié)構(gòu),在聚亞胺基質(zhì)中引入無(wú)機(jī)增強(qiáng)相是一種提升聚亞胺力學(xué)性能的有效方法。本文基于動(dòng)態(tài)共價(jià)化學(xué)反應(yīng)制備了具有二氧化鈦微球和二維的氧化石墨烯微納增強(qiáng)相的聚亞胺復(fù)合材料,并通過(guò)在微納增強(qiáng)相表面修飾氨基,實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)相在聚亞胺連續(xù)相中的均勻分布,通過(guò)對(duì)上述復(fù)合材料分別進(jìn)行了基本理化性能的表征、機(jī)械性能及自修復(fù)性的測(cè)試,研究了增強(qiáng)相對(duì)聚亞胺的增強(qiáng)效果和機(jī)理。在二氧化鈦微球增強(qiáng)的聚亞胺復(fù)合材料的研究中,我們利用3-氨丙基乙氧基硅烷(APTMS)成功對(duì)TiO_2MS的表面進(jìn)行氨基化修飾使其表面結(jié)合反應(yīng)活性高的兩親性氨基官能團(tuán),減弱二氧化鈦微球在聚亞胺基質(zhì)中的聚集并增強(qiáng)增強(qiáng)相與聚亞胺基質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)活性。利用亞胺共價(jià)動(dòng)態(tài)化學(xué),在聚亞胺合成過(guò)程中將氨基化二氧化鈦(amTiO_2MS)按不同的比例添加制備復(fù)合材料,并按照同樣的方式添加無(wú)修飾的TiO_2MS制備復(fù)合材料對(duì)照組。本研究發(fā)現(xiàn)將一定量的amTiO_2MS引入到聚亞胺基質(zhì)中,可以提高其拉伸強(qiáng)度和楊氏拉伸模量,且不降低其韌性。增強(qiáng)效應(yīng)受到聚亞胺基質(zhì)中amTiO_2MS分布的高度影響。在增強(qiáng)相添加量為3%(wt%)時(shí)獲得二氧化鈦均勻分布的仿生聚亞胺復(fù)合材料,且其具有最優(yōu)的機(jī)械性能。復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和模量分別提高了14%和97%,拉伸韌性保持在4.3±0.86 MJ/m~3,與聚亞胺基質(zhì)保持一致。此外,添加TiO_2MS或amTiO_2MS后的復(fù)合材料也保持了聚亞胺的自修復(fù)性能。其中溶劑的固化過(guò)程可能進(jìn)一步增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸性能。在二維材料增強(qiáng)的聚亞胺復(fù)合材料的研究中,本文利用二乙烯基三胺(DETA)成功對(duì)GO的表面進(jìn)行氨基化修飾使其表面結(jié)合反應(yīng)活性高的兩親性氨基官能團(tuán),增強(qiáng)氧化石墨烯片與聚亞胺基質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)活性。利用亞胺共價(jià)動(dòng)態(tài)化學(xué),將氨基化氧化石墨烯(amGO)在聚亞胺合成過(guò)程中按不同的比例添加制備復(fù)合材料,作為對(duì)照,將GO按照同樣的方式添加制備復(fù)合材料。將amGO引入到聚亞胺基質(zhì)中,可以提高其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和韌性。隨著amGO的添加量為的增加,氨基化石墨烯聚亞胺復(fù)合材料(Polyimine-amGO-X)的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和韌性持續(xù)增加。當(dāng)amGO的添加量為1%時(shí),復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和韌性分別提高了86%,130%和339%。亞胺的動(dòng)態(tài)共價(jià)化學(xué)特性使得聚亞胺材料在自修復(fù)和環(huán)境友好型材料方面有很大的應(yīng)用前景。本文為日后制備共價(jià)鍵結(jié)合的聚亞胺復(fù)合材料提供了合理的方案。
【圖文】：

結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，亞胺是羰基（醛羰基或酮羰基）上的氧原子被氮原子所取代后形成的一類有機(jī)化合物，通式是 RC=NR′，其中 R 和 R′可以是烴基或氫。圖1.1 亞胺結(jié)構(gòu)式亞胺化學(xué)也稱為席夫堿化學(xué)，，是最經(jīng)常使用的可逆共價(jià)相互作用，包括兩個(gè)不同的過(guò)程：亞胺縮合/水解和亞胺交換[1]。Quan 和 Cram 于 1991 年報(bào)道了席夫堿的第一個(gè)例子[2]。四甲酰基空腔 2 與 1,3-二氨基苯 3 在無(wú)水吡啶中在 658 ℃縮合，在柱色譜純化后得到 1 收率為 45％（圖 1.2）。圖1.2 動(dòng)態(tài)共價(jià)合成八面體亞胺和客體封裝[2]

（b）通過(guò)中間形成的胺化物形成亞胺和胺之間的氨基轉(zhuǎn)移;（c）亞胺復(fù)分解[7]圖1.4 廣泛存在于天然化合物（a）、天然物衍生物（b）、人工合成化合物（c）中的亞胺
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 林志偉;齊勝利;武德珍;;一種可溶性聚酰亞胺的合成及亞胺化研究[J];化工新型材料;2010年11期

2 潘道成;;聚酰胺酸熱亞胺化過(guò)程的扭辮和紅外分析(摘要)[J];絕緣材料通訊;1987年05期

3 劉潤(rùn)山,胡正倫,夏靜,鄧美文;共聚酰亞胺及其應(yīng)變基底膠的研究[J];高分子材料科學(xué)與工程;1989年02期

4 劉潤(rùn)山,胡正倫;亞胺型高分子應(yīng)變材料的研究與應(yīng)用[J];工程塑料應(yīng)用;1989年03期

5 覃文鳳,唐必連;亞胺化爐設(shè)計(jì)探討[J];絕緣材料通訊;1996年05期

6 宣劍國(guó);許振良;殷靜;馮建立;;聚酰亞胺中空纖維膜的熱亞胺化及碳化的研究[J];上�；�;2005年12期

7 許曉璐,趙文軫;亞胺化溫度對(duì)聚酰亞胺固體潤(rùn)滑膜摩擦性能的影響[J];化工新型材料;2005年04期

8 嚴(yán)偉興;馮小明;張營(yíng)堂;;亞胺化對(duì)聚酰亞胺熱學(xué)性能的影響[J];塑料;2012年01期

9 趙麗萍;寇開(kāi)昌;吳廣磊;卓龍海;王益群;;亞胺化工藝對(duì)聚酰亞胺性能影響的研究[J];粘接;2014年01期

10 王開(kāi)仕;朱志國(guó);高翼;王銳;;芳香族聚酰胺酸的制備及其熱亞胺化研究[J];化工新型材料;2011年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前9條

1 劉銘;張夢(mèng)穎;武德珍;牛鴻慶;;混合亞胺化對(duì)聚酰亞胺纖維結(jié)構(gòu)和性能的影響[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題K：高性能高分子[C];2017年

2 方雪;蘇桂明;姜海健;馬宇良;陳明月;宋美慧;張曉臣;;有機(jī)硅改性聚酰亞胺動(dòng)力學(xué)中斷過(guò)程的測(cè)定與分析[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第十分會(huì)：高分子[C];2016年

3 宣劍國(guó);許振良;殷靜;馮建立;;聚酰亞胺中空纖維膜的熱亞胺化及碳化的研究[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2005年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2005年

4 蔣學(xué);田秀枝;房寬峻;陸慧;;高透明度聚酰亞胺共聚物的合成與表征[A];2007年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2007年

5 高愛(ài)娟;林潤(rùn)雄;;含氟聚酰胺酸亞胺化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)表征[A];2007年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2007年

6 付梅芳;范和平;;二層型撓性覆銅板用化學(xué)亞胺化聚酰亞胺基體樹(shù)脂的研究[A];第八屆中國(guó)覆銅板市場(chǎng)·技術(shù)研討會(huì)文集[C];2007年

7 吳訪成;孟飛;陳偉;石玉界;張雪平;范和平;;導(dǎo)熱聚酰亞胺的制備及其性能研究[A];第十四屆中國(guó)覆銅板技術(shù)·市場(chǎng)研討會(huì)論文集[C];2013年

8 劉立柱;楊立倩;翁凌;崔巍巍;朱興松;石慧;;聚酰亞胺/SiO_2-Al_2O_3三層復(fù)合薄膜制備工藝研究[A];第十三屆全國(guó)工程電介質(zhì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

9 李玉珍;張夢(mèng)穎;牛鴻慶;武德珍;;微波輔助制備聚酰亞胺纖維及其結(jié)構(gòu)與性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題K：高性能高分子[C];2017年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 常晶菁;聚酰亞胺纖維的結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能研究[D];北京化工大學(xué);2016年

2 李典軍;亞胺自由基用于構(gòu)建C-N鍵的反應(yīng)研究[D];蘭州大學(xué);2017年

3 宋廣亮;含苯并咪唑和苯并VA唑基團(tuán)的高性能聚酰亞胺薄膜[D];吉林大學(xué);2014年

4 梁春爽;亞胺化合物在分子光學(xué)探針及動(dòng)態(tài)組合化學(xué)中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 呂燕婷;仿生聚亞胺復(fù)合材料的制備及性能研究[D];吉林大學(xué);2018年

2 劉芳;聚酰亞胺預(yù)聚體熱亞胺化研究[D];南京工業(yè)大學(xué);2004年

3 宋海瑞;新型聚酰亞胺的合成及其熱亞胺化動(dòng)力學(xué)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2015年

4 馬奇達(dá);耐溶劑聚酰亞胺納濾膜的制備與性能研究[D];北京化工大學(xué);2009年

5 徐圣君;銅催化氧化縮合制備N-亞磺酰亞胺和N-磺酰亞胺的反應(yīng)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2017年

6 唐柏青;部分亞胺化聚酰胺酸鹽制備聚酰亞胺材料及其性能研究[D];蘇州大學(xué);2014年

7 王文娟;醌亞胺縮酮[3+2]環(huán)化反應(yīng)研究[D];蘭州大學(xué);2017年

8 張旭東;異佛爾酮二胺合成研究[D];浙江大學(xué);2013年

9 陳輝;一步法制備聚酰亞胺纖維及其性能研究[D];浙江理工大學(xué);2012年

10 龔帥;耐高溫聚酰亞胺膠黏劑的制備及其性能研究[D];華東理工大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2638861