聚酰亚胺/二氧化硅/银杂化薄膜的制备及其结构与性能研究

采用溶胶-凝胶和原位自金属化相结合方法制备聚酰亚胺(PI)/二氧化硅(SiO2)/银(Ag)三元复合薄膜,通过红外(FTIR)、透射电镜(TEM)、动态粘弹谱仪(DMTA)等系统地考察了热处理过程中杂化薄膜结构形态变化以及SiO2含量对金属银向基体表面迁移情况和杂化薄膜各种性能的影响.实验结果表明,在热处理过程中可以同时完成聚酰胺酸的亚胺化、SiO2粒子的形成及银的还原,并且可以通过改变热处理温度和时间或改变SiO2含量来控制银粒子向聚合物基体表面的迁移.     

炭黑的“impurity-free”改性及其在聚酰亚胺薄膜中的分散特性研究

利用聚酰胺酸(PAA)在研磨过程形成炭黑(CB)的"impurity-free"分散剂制备纳米CB填充聚酰亚胺(PI)高性能复合薄膜.球磨CB和PAA/N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液的混合液,PAA在研磨过程中降解形成活性分子,原位生成与CB表面具有反应活性和强烈物理吸附能力的"impurity-free"分散剂.拉曼、红外以及紫外-可见光吸收光谱证实了降解PAA分子对CB的改性作用.经改性的CB与PAA溶液共混,涂覆固化制备PI/CB复合薄膜.TEM照片表明该分散剂可以显著促进CB粒子在PI基体中的均匀分散,分散粒径约为200nm.力学性能测试和导电性能测试表明PI/CB复合薄膜的断裂伸长率大幅提高,电阻率(ρ)重复性浮动范围从2个数量级降到1个数量级.进一步研究发现,研磨过程中添加高分子量PAA更有利于CB在PI基体中的均匀分散.     

透明抗静电多功能超疏水薄膜的制备

采用提拉法在聚酰亚胺薄膜表面分步涂覆了银纳米线及疏水纳米二氧化硅, 分别构筑了导电网络及超疏水涂层, 制备了超疏水抗静电透明薄膜. 研究结果表明, 超疏水抗静电透明薄膜保持了较高的透光性, 其透光率高于90%. 同时, 银纳米线网络的构筑有效增加了超疏水抗静电透明薄膜的导电性, 使其表面电阻介于10⁶~10¹⁰ Ω之间, 达到了抗静电要求. 水滴在该薄膜表面静态接触角高达156.4°, 滚动角小于1°, 展现了优异的超疏水特性. 通过导电网络及疏水涂层的构筑, 实现了透明及抗静电超疏水多功能的统一.     

原位一步法制备PMDA/ODA基PI/Ag复合薄膜

采用PMDA／0DA-AgAc／TFAH体系,用原位一步法制备了具有一定反射性和导电性的表面银膜化的PI／Ag复合薄膜,并对影响薄膜制备的各种因素以及薄膜亚微相态与其性能之间的关系进行了研究。实验中wAg=0．13的薄膜反射率达29．5％,而且经过轻微抛光后具有了导电性,表面电阻率为100Ω／sq。同时,金属化后的复合薄膜很好地保持了母体聚酰亚胺的机械性能。     

羰基铁粉/银核-壳粒子及其复合材料的制备与电磁特性

运用液相化学还原银技术, 制备了羰基铁粉/银核-壳复合粒子; 以该复合粒子为屏蔽填料, 制备了一种宽频、高效的新型电磁屏蔽橡胶材料. 分析了该屏蔽填料的表面形貌和组成, 研究了其电磁特性对电磁屏蔽橡胶材料屏蔽效能的影响规律. 结果表明, 具有完整核壳结构的羰基铁粉/银复合粒子兼具优异的磁性能和高导电率, 用其组成的电磁屏蔽橡胶材料对电磁波能同时产生较强的吸收损耗和反射损耗, 屏蔽效能(SE)优于传统的屏蔽橡胶材料.     

高储能密度聚酰亚胺/钛酸钡/水滑石复合薄膜的制备与性能

利用零维纳米粒子与二维纳米片在聚合物基体中的协同分散,构筑纳米粒子/二维纳米片/聚酰亚胺(PI)三元复合体系,系统研究了零维-二维组合纳米填料对复合材料介电常数、击穿强度、储能密度以及机械性能的影响.结果表明:采用氟碳表面活性剂插层修饰可以将水滑石剥离为水滑石二维纳米片(HT),在此纳米片溶液中分散钛酸钡纳米粒子(BT),并进行聚酰亚胺的原位聚合.在聚合物溶液形成薄膜的过程中,二维纳米片和纳米粒子的协同作用抑制了各自的团聚,改善了2种纳米填料在聚合物薄膜中的分散状况.在所制备的PI/BT/HT复合薄膜中,HT有利于改善BT在PI基体中的均匀分散,提高了薄膜的击穿强度,进而提升了复合薄膜的储能密度.与仅加入20%BT相比,在聚酰亚胺中同时加入2种填料20%BT和1%HT时,击穿强度达到354.4 kV/mm,储能密度达到2.58 J/cm3,分别提高了12.4%和14.6%.因此,在纳米粒子/聚合物复合材料中增加少量二维纳米片就可以显著改善其性能,这种方法有望在更多纳米复合功能材料领域得到应用.     

基体表面性质对原位聚合沉积导电聚苯胺薄膜性能的影响

以水溶性高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为空间稳定剂,在经十八烷基三氯硅烷(OTS)改性的玻璃表面进行原位聚合,沉积得到导电聚苯胺(PANI)薄膜。采用表面界面张力仪、扫描电镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FT-IR)、四探针电导率测试仪及光学显微镜对不同基体表面的接触角、PANI膜的形貌、厚度、结构、导电性及其在亲/憎水表面选择性沉积性能进行测定。结果表明:OTS对玻璃表面的改性促进了聚苯胺的沉积且提高了薄膜厚度,薄膜饱和厚度达到200 nm;缩短了溶液中苯胺分散聚合的诱导期,反应速率增大;与未改性玻璃表面沉积的薄膜相比,改性的玻璃表面得到的聚苯胺薄膜更加细密均匀,聚苯胺颗粒尺寸小,堆积紧密;薄膜的电导率达到7.5×10-3S/cm;OTS改性对基体表面的薄膜生长和溶液中的苯胺聚合具有催化作用。     

高介电常数石墨烯/聚酰亚胺复合材料的制备与性能

在原位聚合制备氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料的过程中,加入季铵盐表面活性剂,抑制氧化石墨烯在高温亚胺化时的聚集,同时将氧化石墨烯原位还原,获得高介电常数的石墨烯/聚酰亚胺复合材料.结果表明,采用四丁基溴化铵和四丁基碘化铵作为还原剂,利用原位化学还原方法所制备的石墨烯/聚酰亚胺复合材料的介电常数超过聚酰亚胺薄膜40倍以上,复合材料的热稳定性和机械性能也优于聚酰亚胺薄膜.热重分析结果表明,在复合材料高温亚胺化过程中,季铵盐发生热分解,未残留在复合材料中.     

聚合物表面金属化的研究：Ⅰ.导电性能的研究

用还原法在ＮａＢＨ４溶液中制备了一系列表面金属化的聚丙烯腈薄膜。考察了含两种不同阴离子的铁金属盐和铁钴金属盐的ＰＡＮ还原后膜表面的导电性能。讨论了ＰＡＮ膜表面电导率与各种离子的结构关系。初步研究了还原剂浓度、还原时间、金属离子浓度及还原温度对ＰＡＮ膜表面导电性能的影响。     

自支撑NH2-MIL-125/聚噁二唑复合正渗透膜的制备及性能

合成了高强度亲水性含羧基聚噁二唑材料(POD-COOH)和含氨基金属有机框架材料(NH₂-MIL-125), 以NH₂-MIL-125为填料, 与POD-COOH基体材料进行溶液共混, 并通过溶液浇铸法制备系列新型自支撑复合正渗透膜, 研究NH₂-MIL-125的引入对复合正渗透膜结构和性能的影响. 研究结果表明, 所制备的系列复合正渗透膜均呈致密结构, 且随着NH₂-MIL-125含量的增加, 复合膜的表面亲水性增加、 电负性增强, 并保持良好的机械性能. 以去离子水为进料液, 1.5 mol/L硫酸钠溶液为汲取液, 对上述自支撑复合膜进行正渗透性能测试, 发现由于消除了传统正渗透膜支撑层的内浓差极化现象, 该新型复合正渗透膜在分离过程中具有优异的正渗透性能.