氨基化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的制备与表征

作者: 东莞市美鑫绝缘材料有限公司 日期: 2019-11-18 人气: - 评论: 0

    聚酰亚胺是综合性能最佳、性能高的聚合物,并且是非常具有应用前景的有机高分子材料之一。因其具有高强度、高模量、优异的热稳定性和介电性能,所以被广泛的作为薄膜、涂料、胶黏剂和复合材料的基体使用在航空航天、机械和化工、微电子、电子电气等各种方面。但是全芳香结构的聚酰亚胺具有不易溶解、不易熔融的特性导致其后续的应用和研究受到了很大的限制。为了改善其溶解性和其他方面的性能,通常引入柔性结构到分子链中或者是用共缩聚来打破分子链规整性进行结构改性。此外,也可以加入类型不同的有机、无机材料在聚酰亚胺中来制备新型的聚酰亚胺复合材料。

    石墨烯是类石墨材料的基本组成单元,有优异的机械性能、电学性能、热性能。并且石墨烯可以成为线性PI 的有效改性或增强添加物和PI进行复合。因为石墨烯和聚酰亚胺的相容性而导致提高复合材料性能的范围很小。石墨烯与PI 复合材料的制备中有两种方法在广泛的使用,第一种是采用石墨烯的前驱体——氧化石墨烯或化学改性的氧化石墨烯与线性PI 进行溶液共混来进行复合制备。但是由于石墨烯的前驱体与线性聚酰亚胺的相互作用和含氧官能团分解会引起的界面相互作用降低。第二种是采用对石墨烯进行改性,在线性PI 之中以共价键的方式和改性的石墨烯连接在一起。

    虽然解决了界面相互作用问题,但是由于石墨烯前驱体热分解产生的气体容易破坏复合材料的内部结构产生结构缺陷,所以其性能的改善效果依旧不明显。

    通过对原有方法的分析和总结,我们选择首先经过化学改性和还原得到具有自由氨基的石墨烯,因为氨基的引入使得其具有好的溶解性,可以得到NH2-rGO 有机分散液。且通过改性后的还原尽可能除去石墨烯表面的不稳定的官能团,减少合成后的复合材料在酰胺化时结构缺陷的形成。利用NH2-rGO 可以作为共聚的功能单体与聚酰亚胺基体在分子层面进行界面共价和界面相容,通过原位聚合的方法制备一些列不同含量的氨基化石墨烯与PI 的复合材料。分别把NH2-rGONH2-rGO/PI 复合材料进行性能测试和表征,通过对表征进行分析,并与性能相结合可以更好地分析其微观结构对性能的影响。


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