【摘要】：聚酰亞胺(PI)薄膜有著優(yōu)異的力學(xué)性能、卓越的耐高低溫性、良好的介電性能以及優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性而被廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電工絕緣、微電子以及太陽(yáng)能電池和鋰電池等一些新興領(lǐng)域。傳統(tǒng)芳香聚酰亞胺產(chǎn)品不溶不熔,加工性能差,且價(jià)格昂貴。而采用芳香多元異氰酸酯為原料制備PI的“一步法”制備技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、能耗低、原材料價(jià)格低廉,具有廣闊的應(yīng)用前景。目前,基于以異氰酸酯為原料制備PI薄膜的研究較少且得到的PI薄膜產(chǎn)品性能較差這一系列問(wèn)題,本文就提高和改善異氰酸酯基PI薄膜力學(xué)和電性能入手,首先探索“一步法”異氰酸酯基PI制備的最佳工藝,然后通過(guò)摻雜力學(xué)性能和電性能優(yōu)異的石墨烯(GE)填料,研究其對(duì)復(fù)合薄膜力學(xué)和電性能的影響。并進(jìn)一步結(jié)合傳統(tǒng)以芳香二胺和二酐為原料的制備技術(shù),從提升純PI薄膜自身的性能出發(fā),得到高性能異氰酸酯基PI薄膜產(chǎn)品。本論文主要研究?jī)?nèi)容具體如下:1.以二苯甲烷二異氰酸酯(MDI-50,50-54%2,4'-MDI,46-50%4,4'-MDI)和4,4'-氧雙鄰苯二甲酸酐(ODPA)為主要聚合單體,采用“一步法”溶液共縮聚反應(yīng)制備異氰酸酯基PI產(chǎn)品。通過(guò)傅里葉紅外光譜監(jiān)測(cè)聚合反應(yīng)體系中單體含量的變化情況,進(jìn)而監(jiān)控反應(yīng)進(jìn)程以及聚合最終的耗時(shí)。通過(guò)樹(shù)脂檢測(cè)粘度計(jì)測(cè)試聚合液粘度的大小,進(jìn)而對(duì)比分析聚合物分子量的高低。通過(guò)研究聚合溫度、反應(yīng)體系單體濃度、加料方式對(duì)聚合反應(yīng)的影響,確定了最優(yōu)的聚合溫度為95℃、最優(yōu)的單體濃度為30 wt%、最佳的加料方式為分批加料,且MDI-50單體的滴加時(shí)長(zhǎng)為3 h為宜。此外,以NMP為溶劑體系制備得到的PI薄膜顏色呈典型的黃棕色,力學(xué)性能和結(jié)晶度都略高于以DMF和DMAc為溶劑體系的PI薄膜。2.研究了石墨烯(GE)對(duì)異氰酸酯基PI薄膜的抗靜電性能和力學(xué)性能的提升效果,通過(guò)調(diào)控GE的添加量,制備得到一系列PI/GE復(fù)合薄膜。通過(guò)傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)分析發(fā)現(xiàn)GE的加入對(duì)PI分子結(jié)構(gòu)無(wú)明顯影響;體積表面電阻率測(cè)試結(jié)果顯示隨著GE添加量的增大,PI/GE復(fù)合薄膜的電阻率逐步降低。1 wt%GE添加量的PI/GE復(fù)合薄膜的介電常數(shù)為:4.808,抗靜電積聚性能得到明顯的改善。0.7 wt%GE添加量對(duì)復(fù)合薄膜力學(xué)性能提升最大,達(dá)到了103.12 MPa,比未經(jīng)GE改性的純PI-neat薄膜樣品拉伸強(qiáng)度提升了73.95%;XRD分析表明GE對(duì)PI復(fù)合薄膜的結(jié)晶度幾乎無(wú)影響,復(fù)合薄膜為無(wú)定型態(tài);SEM表明少量GE在PI基體中分散良好,復(fù)合薄膜力學(xué)性能得到提升。3.采用MDI-50和ODPA制備得到酸酐封端的PI低聚物,然后采用4,4'-二氨基二苯醚(ODA)作為“改性劑”,將酸酐封端的PI低聚物連接起來(lái),并通過(guò)進(jìn)一步的酰亞胺化得到大分子鏈的異氰酸酯基PI產(chǎn)品,并流延成膜。結(jié)果表明:少量ODA即可明顯增強(qiáng)PI薄膜產(chǎn)品的各項(xiàng)性能,PI薄膜的力學(xué)性能、介電性能、耐熱性等相比于未經(jīng)ODA改性的異氰酸酯基PI明顯提高,拉伸強(qiáng)度最大可達(dá)108.87 MPa,5%時(shí)的失重溫度可達(dá)524℃。
【圖文】：

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文位聚合的方法制備得到了不同添加量的石墨烯（RGO）/PI 復(fù)合薄膜，聚酰亞胺基體界面增強(qiáng)作用機(jī)理。東華大學(xué)王亞平[84]等人對(duì)石墨烯/聚進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)石墨烯的加入對(duì)聚酰亞胺的起始分解溫度和玻璃化度等有明顯提高，，其中拉伸強(qiáng)度比純 PI 薄膜提升了 53%，增強(qiáng)效果明顯

異氰酸酯基聚酰亞胺及其薄 溶劑置于 250 mL 三口燒事先預(yù)熱到指定溫度的氮?dú)獬隹诮?jīng)過(guò)球形冷凝管處理過(guò)的 ODPA，一次性。液進(jìn)行紅外測(cè)試，觀察 記錄反應(yīng)結(jié)束時(shí)的時(shí)間N2H
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2662179