聚酰亞胺-梯形聚倍半硅氧烷雜化薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和性能的研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)是一種具有優(yōu)異耐高低溫性能、機(jī)械性能和耐溶劑性的工程和結(jié)構(gòu)材料，并且被廣泛應(yīng)用于電子電工和航天航空等高科技領(lǐng)域。含硅聚酰亞胺相對(duì)于純聚酰亞胺在粘結(jié)性、電學(xué)性能、阻燃性、抗原子氧性能等方面均可獲得提高，并且可降低材料的吸濕性、熱膨脹系數(shù)等。具有特殊雙鏈結(jié)構(gòu)的梯形聚倍半硅氧烷(LPSQ)具有優(yōu)異的耐熱性、耐輻射性、化學(xué)和力學(xué)性能，以及良好地溶解性和成膜性，并且其側(cè)基結(jié)構(gòu)中的活性有機(jī)官能團(tuán)可根據(jù)目標(biāo)聚合物基材對(duì)分子進(jìn)行“裁剪”

2、或?qū)崿F(xiàn)多官能化。因此，本論文通過(guò)向聚酰亞胺基體中引入剛性苯基梯形聚倍半硅氧烷(ph-LPSQ)和硝苯基梯形聚倍半硅氧烷（nph-LPSQ），制備了新型高性能含硅聚酰亞胺薄膜及納米纖維膜。本論文獲得的主要研究成果如下:
　　 通過(guò)原位聚合法制備了含不同官能團(tuán)LPSQ的PI/ph-LPSQ和PI/nph-LPSQ雜化薄膜。SEM結(jié)果表明PI/ph-LPSQ內(nèi)發(fā)生明顯相分離，而PI/nph-LPSQ內(nèi)當(dāng)nph-LPSQ質(zhì)量分?jǐn)?shù)未超過(guò)3

3、0wt％時(shí)未發(fā)現(xiàn)明顯相分離。這種微觀結(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)致PI/ph-LPSQ力學(xué)性能稍有下降，但表面富硅，相同LPSQ質(zhì)量分?jǐn)?shù)下其表面Si/C比是PI/nph-LPSQ體系的3倍;PI/nph-LPSQ拉伸強(qiáng)度和模量有明顯提高，且體系從均一相向兩相分離轉(zhuǎn)變時(shí)，薄膜的表面含硅量出現(xiàn)增長(zhǎng)。DMA和TGA結(jié)果顯示，剛性LPSQ的引入將提高PFLPSQ雜化薄膜的Tg，同時(shí)保持PI優(yōu)異的耐熱性。
　　 硝基的存在可改善PI與ph-LPSQ之間的

4、相容性。FTIR和XPS結(jié)果表明，延長(zhǎng)硝化時(shí)間可提高ph-LPSQ的硝化程度，抑制PI與ph-LPSQ的相分離。通過(guò)UV-vis、FTIR和SEM分析可知，PI/ph-LPSQ內(nèi)部相分離發(fā)生于溶劑揮發(fā)階段。且在熱亞胺化過(guò)程中，ph-LPSQ不斷向薄膜表面遷移，而nph-LPSQ的表面硅含量逐漸下降。
　　 SEM結(jié)果顯示，向PI/ph-LPSQ雜化薄膜中分別引入nph-LPSQ和海泡石可改善PI與ph-LPSQ之間的相容性。當(dāng)n

5、ph-LPSQ質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5wt％時(shí)，三相雜化薄膜能夠獲得良好的力學(xué)性能與熱穩(wěn)定性。通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)、TGA、CA、吸水率及DMA等測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海泡石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5wt％時(shí)，雜化薄膜的模量和拉伸強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及疏水性均有所提高，吸水率下降，但Tg變化不大。
　　 利用靜電紡絲法可得到形貌均勻的PI/SiO2、 PI/ph-LPSQ和PI/nph-LPSQ納米纖維膜。SEM、TGA和CA測(cè)試結(jié)果顯示，三種纖維膜均表現(xiàn)為光滑表面，具有