本文關(guān)鍵詞：聚醚酰亞胺樹脂的制備及其納米復(fù)合材料性能研究

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【摘要】：聚醚酰亞胺(PEI)具有優(yōu)良的力學(xué)性能及耐熱性能,使其在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但因為其較小的導(dǎo)熱系數(shù),使得聚醚酰亞胺在熱交換機(jī)、散熱器等領(lǐng)域的應(yīng)用受到了很大的限制,而且PEI高度絕緣,PEI表面產(chǎn)生的靜電荷不能通過聚合物自身導(dǎo)走容易造成材料的破壞。因此為了拓寬PEI在導(dǎo)熱領(lǐng)域的應(yīng)用同時避免靜電對材料產(chǎn)生的危害,需要對PEI進(jìn)行導(dǎo)熱、抗靜電改性。我們提出了一種制備導(dǎo)熱、抗靜電聚醚酰亞胺的制備方法,以對苯二胺功能化碳納米管為導(dǎo)熱、抗靜電填料制備出了導(dǎo)熱、抗靜電聚醚酰亞胺。首先,將雙酚A在氫氧化鈉作用下生成雙酚A鈉鹽,然后將雙酚A鈉鹽與N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺在相轉(zhuǎn)移催化劑作用下反應(yīng),得到雙酚A型二醚二肽酰亞胺,然后經(jīng)水解酸化及脫水酐化的四步法反應(yīng)制備雙酚A型二醚二酐。其次,本文采用疊氮基團(tuán)高溫下生成的氮烯結(jié)構(gòu)與碳納米管側(cè)壁共價功能化反應(yīng),將疊氮化聚丙烯酸(APAA)通過通過接枝到碳納米管表面上,然后使對苯二胺與羧基反應(yīng),得到對苯二胺功能化碳納米管,采用傅立葉紅外光譜(FT-IR),元素分析(EA),拉曼光譜(Raman),掃描電鏡(SEM),高分辨透射電鏡(HRTEM)和熱失重測試(TGA)等方法對改性碳納米管的結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行了表征。測試結(jié)果表明了碳納米管表面改性的成功,聚合物均勻包覆在碳納米管表面,而且隨著疊氮化程度和聚合度的增加,聚合物在碳納米管表面包覆增多。最后,將對苯二胺功能化碳納米管加入制得的雙酚A型二醚二酐與對苯二胺原位聚合的反應(yīng)體系中,制備導(dǎo)熱、抗靜電聚醚酰亞胺。通過熱機(jī)械性能分析發(fā)現(xiàn)對苯二胺功能化改性碳納米管的加入使得聚醚酰亞胺的儲能模量增加,損耗因子減小,而且隨著功能化碳納米管的加入量的增加復(fù)合材料儲能模量逐漸增加,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度逐漸減��；通過比較原始碳納米管與改性碳納米管在聚醚酰亞胺基體中的分散性及各自所得復(fù)合材料的體積電導(dǎo)率及導(dǎo)熱系數(shù),我們發(fā)現(xiàn)對苯二胺功能化碳納米管在基體中分散較為均勻,所得復(fù)合材料的體積電導(dǎo)率及導(dǎo)熱系數(shù)較高,而且我們制備的納米復(fù)合材料在添加量為1.0wt%時出現(xiàn)逾滲,并且其電導(dǎo)率達(dá)到6.4×10-8S/cm,在添加量為4.0wt%時導(dǎo)熱系數(shù)能達(dá)到0.43 W/(m·K),而原始碳納米管/聚醚酰亞胺復(fù)合材料在此添加量下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.37 W/(m·K)。
【關(guān)鍵詞】：雙酚A型二醚二酐 聚醚酰亞胺 疊氮化聚丙烯酸 多壁碳納米管 對苯二胺 導(dǎo)熱 抗靜電
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ323.7;TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 符號說明12-13
• 第一章 緒論13-31
• 1.1 聚醚酰亞胺概述13-17
• 1.1.1 聚醚酰亞胺的合成14-16
• 1.1.2 聚醚酰亞胺的性能及應(yīng)用16-17
• 1.1.3 聚醚酰亞胺(PEI)主要產(chǎn)品17
• 1.2 聚醚酰亞胺的功能化應(yīng)用改性17-19
• 1.2.1 聚醚酰亞胺導(dǎo)熱性能改性18
• 1.2.2 聚醚酰亞胺抗靜電性能改性18-19
• 1.3 碳納米管及其改性研究19-26
• 1.3.1 碳納米管的基本結(jié)構(gòu)與性能20-21
• 1.3.2 碳納米管(CNTs)功能化改性21-26
• 1.4 疊氮化合物或聚合物修飾碳納米管26-27
• 1.5 碳納米管應(yīng)用于聚合物復(fù)合材料研究27-30
• 1.5.1 熔融混合法27-28
• 1.5.2 溶液共混法28
• 1.5.3 原位聚合法28-30
• 1.6 本課題的研究目的和意義30-31
• 第二章 實驗部分31-37
• 2.1 實驗材料及儀器31-32
• 2.1.1 實驗材料31
• 2.1.2 實驗儀器31-32
• 2.2 聚醚酰亞胺樹脂的制備32-33
• 2.3 對苯二胺無損改性碳納米管的制備33-34
• 2.4 對苯二胺無損改性碳納米管/聚醚酰亞胺復(fù)合材料的制備34
• 2.5 表征方法及儀器34-37
• 2.5.1 雙酚A型二醚二酐的表征34-35
• 2.5.2 對苯二胺無損改性碳納米管的表征35
• 2.5.3 對苯二胺無損改性碳納米管/聚醚酰亞胺復(fù)合材料的表征35-37
• 第三章 結(jié)果與討論37-71
• 3.1 聚醚酰亞胺的合成37-44
• 3.1.1 雙酚A型二醚二酐的合成37-40
• 3.1.2 聚醚酰亞胺的聚合40-43
• 3.1.3 小結(jié)43-44
• 3.2 對苯二胺無損改性碳納米管的制備44-62
• 3.2.1 疊氮化聚丙烯酸的制備44-46
• 3.2.2 疊氮化聚丙烯酸功能化碳納米管(MWCNTs@APAA)的制備46-49
• 3.2.3 疊氮化程度不同的疊氮化聚丙烯酸功能化碳納米管(MWCNTs@APAA)49-54
• 3.2.4 聚合度不同的疊氮化聚丙烯酸功能化碳納米管(MWCNTs@APAA)54-58
• 3.2.5 對苯二胺無損改性碳納米管(MWCNTs@PPD)的制備58-62
• 3.2.6 小結(jié)62
• 3.3 對苯二胺無損改性碳納米管/聚醚酰亞胺(MWCNTs@PPD/PEI)納米復(fù)合材料62-71
• 3.3.1 對苯胺無損改性碳納米管在復(fù)合材料中分散性表征62-64
• 3.3.2 碳納米管/聚醚酰亞胺納米復(fù)合材料熱穩(wěn)定性能分析64-65
• 3.3.3 碳納米管/聚醚酰亞胺納米復(fù)合材料的動態(tài)力學(xué)性能表征65-68
• 3.3.4 碳納米管/聚醚酰亞胺薄膜導(dǎo)熱性能測定68-69
• 3.3.5 碳納米管/聚醚酰亞胺薄膜導(dǎo)電性能測定69-70
• 3.3.6 小結(jié)70-71
• 第四章 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-79
• 研究成功及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-81
• 作者及導(dǎo)師簡介81-82
• 附件82-83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：806689