纳米增强聚(氨酯-酰亚胺)泡沫的研究

聚(氨酯-酰亚胺)(PUI)泡沫是一种兼具聚氨酯和聚酰亚胺优异性能的新型泡沫材料,而纳米增强方法是其增强改性的一种有效手段,这就使纳米增强PUI泡沫成为其纳米复合材料的一个重要发展方向。本文介绍了纳米增强PUI泡沫的研究概况,重点综述了纳米二氧化硅(纳米SiO2)/PUI、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)/PUI、碳纳米管/PUI、蒙脱土/PUI体系的复合泡沫研究进展,着重讨论了纳米SiO2/PUI和POSS/PUI复合泡沫的制备技术,并评述了碳纳米管/PUI复合泡沫、蒙脱土/PUI复合泡沫的主要进展。     

硬质闭孔聚酰亚胺结构泡沫的结构调控与性能

通过调控聚酰亚胺(PI)树脂主链结构中二苯羰基链段与不对称联苯链段的含量比例,制备了具有不同羰基含量的PI前驱体固体树脂。这些前驱体树脂都具有良好的熔融性,当加热至320~330℃时,PI树脂完全熔融形成低粘度熔体树脂;进一步提高加热温度时树脂熔体粘度由于发生交联反应而急剧增大。将前驱体树脂经加热发泡形成的热固性硬质闭孔PI泡沫具有很高的闭孔率(86%)和耐热性能(Tg353℃,T10519℃)。研究发现,在PI树脂主链结构中引入二苯甲酮链段可明显提高PI泡沫的韧性,而不会牺牲其力学强度和模量。     

碱金属盐LiCl对聚酰亚胺微球化的影响

以两步法为基础,采用非水乳液体系,先通过单体聚合得到聚酰胺酸溶液(PAA),然后经酰亚胺化使PI微球化,成功得到PI微球。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析仪(TGA)等手段表征了PI微球的化学结构和微观形貌,探讨了在制备过程中加入碱金属盐LiCl对PI微球化形态的影响。研究结果表明,LiCl的加入使得PI微球聚集态形貌出现孔隙结构,而当LiCl浓度达到临界点时,聚合物基体的孔隙率增加,形貌呈均匀的微孔状"海绵"结构。此外,通过热分析得出,Li盐的加入对微球的热稳定性几乎没有影响。     

含哒嗪环聚酰亚胺的合成及性能表征

以马来酸酐为原料与水合肼反应得到哒嗪酮,再与三氯氧磷反应制备3,6-二氯哒嗪中间体,哒嗪中间体与间氨基苯酚通过亲核取代反应合成了一种新的二胺单体——3,6-二(3-氨基苯氧基)哒嗪.通过1HNMR,FTIR及HPLC-MS确证了哒嗪二胺及中间体的结构.这种哒嗪二胺单体与6种芳香二酐单体——均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)、4,4-六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6FDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)、3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐(ODPA)和双酚A型二醚二酐(BPADA)通过两步法聚合制备了一系列的聚酰亚胺,并对其结构和性能进行了研究.结果表明,聚酰胺酸的比浓对数黏度为0.37~0.50 dL/g,该系列聚酰亚胺膜具有良好的热稳定性和机械性能,玻璃化温度(Tg)为188~241℃,氮气氛围下5%和10%热失重分别为421~448℃和447~473℃,拉伸强度(TS)高达102 MPa,断裂伸长率(EB)为2.0%~6.5%.紫外可见光谱测试得到的截止波长(λcut-off)为367~389 nm.     

聚酰亚胺作为锂离子电池硅基负极粘结剂的研究进展

硅基负极材料是提升锂离子电池能量密度的重要材料基础,负极粘结剂性能的优劣是影响硅基负极材料推广应用的关键因素。本文全面综述了锂离子电池负极粘结剂材料的研究及应用进展,详细阐述了粘结剂对于硅基负极材料及锂离子电池电化学性能的影响,简要介绍了目前常用的羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)、海藻酸盐(Alg)三种硅基负极粘结剂的特点,重点讨论了聚酰亚胺(PI)材料作为负极粘结剂的优势,其分子结构可设计、形变可逆、高强高模等优点有望抑制硅基负极体积膨胀并避免颗粒粉化,系统综述了目前PI在硅基负极粘结剂中的研究进展。在此基础上,为PI粘结剂后续研究提供了新的方法策略,为锂离子电池负极粘结剂的开发和应用提供了新的设计理念。     

聚四氟乙烯和二硫化钼填充聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能研究

采用MM-200型摩擦磨损试验机考察了聚四氟乙烯(PTFE)和MoS2填充聚酰亚胺(PI)复合材料在干摩擦下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能，并利用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪分析了PI复合材料及其偶件磨损表面形貌和元素面分布．结果表明，PTFE和MoS2均可降低PI的摩擦系数，其中PI 30％MoS2复合材料的减摩性能最佳，其摩擦系数同纯PI的相比降低了约50％．除PI 10％PTFE 20％MoS2外，其它几种复合材料的抗磨性能均明显优于纯PI，其中PI 20％PTFE 10％MoS2复合材料的抗磨性能最佳，其磨损率比纯PI的低1个数量级．PI复合材料的摩擦磨损性能同其在偶件磨损表面形成的转移膜的性质密切相关，当转移膜厚度适当且分布较均匀时，PI复合材料的减摩抗磨性能良好．     

离子注入聚酰亚胺的摩擦磨损性能研究

用Ｎ＋和Ｆｅ＋分别对芳香聚酰亚胺薄膜进行了离子注入处理，考察了注入前后聚酰亚胺与５２１００钢对摩时的摩擦磨损性能．结果表明，这２种离子注入都可以降低聚酰亚胺与钢对摩时的摩擦系数和磨损，而且高剂量（１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２量级）离子注入的效果比低剂量（１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２量级）离子注入的好，尤以３×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２的Ｆｅ＋注入改性作用更好     

聚酰亚胺无机杂化薄膜断裂韧性的研究

依据基本断裂功理论,将聚酰亚胺/二氧化硅(PI/SiO2)无机杂化薄膜断裂功分为基本断裂功和塑性功,从断裂功与韧带长度关系得到了反映PI/SiO2断裂韧性的材料常数比基本断裂功,并通过实验,研究了不同SiO2含量对此薄膜断裂韧性参数的影响.     

茶碱分子印迹聚酰亚胺纳米纤维膜的制备与表征

以聚酰胺酸(PAA)溶液为原料,采用静电纺丝法制备了聚酰胺酸纳米纤维膜(PAAM),热处理脱水后获得聚酰亚胺纳米纤维膜(PIM)。采用PIM表面预涂覆聚甲基丙烯酸(PMAA),以茶碱(THO)为模板分子、偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂、氯仿为溶剂,在PIM表面进行了热交联反应,制备了THO分子印迹聚酰亚胺纳米纤维复合膜(PIMIM)。讨论了纺膜条件,并用傅里叶红外光谱与扫描电镜分别表征了PIMIM的结构和形态,比较了THO的洗脱方式。结果表明:较佳的纺膜条件为纺丝电压15.0kV、接收距离12.0cm和纺丝液流量0.5mL/h。以PIM为支撑体,获得了聚酰亚胺纳米纤维间有分子印迹层的PIMIM。PIMIM对THO的静态吸附结合容量达144μmol/g,对THO与可可碱(TB)的选择性分离因子达1.96。对PIMIM循环再生,索氏提取法优于超声洗脱法。     

SPI/S-BEA复合质子交换膜的制备及电池性能

通过在磺化聚酰亚胺(SPI)中加入具有高温保水功能的无机纳米粒子磺化多孔沸石(S-BEA)制备SPI/S-BEA复合质子交换膜(PEM).扫描电镜显示当S-BEA含量为10％时(H1),无机颗粒较为均一的分散在SPI PEM中,当S-BEA的含量提高到20％时(H2),无机颗粒团聚增多,可明显观察到有机/无机宏观相分离界面.SPI/S-BEA复合PEM H1的离子交换容量(IEC)较SPI PEM M1下降了12％,由于S-BEA粒子的存在,吸水率并未有下降,膜中单位磺酸基团的水分子摩尔数从原来的23提高到10％杂化量时的26.由于无机颗粒表面的羟基和高分子链的氢键作用,复合PEM在干燥和润湿环境下的尺寸变化并无明显增加,且保持良好的机械性能.适量加入S-BEA的复合PEM的IEC值虽然有所下降,但低湿度下的质子传导率并未明显降低.当S-BEA含量达到20％时,其明显的宏观相分离界面不利于质子在膜内的有效传导,质子传导率有所下降.燃料电池性能测试表明,在90℃下,SPI/S-BEA复合PEM H1与SPI PEM M1相比较并未有明显的提高.当电池温度提高到110 ℃后,由于无机粒子S-BEA的高温保水性能,复合PEM的电池性能要明显好于SPI PEM,如H1电池最大输出功率为0.61 W cm-2,相对M1提高了30％.