多层超疏水PI纳米纤维复合膜的制备及其表征

发布时间：2020-04-20 08:55

【摘要】：聚酰亚胺(PI)由于具有优异的热稳定性、良好的机械性能以及耐化学腐蚀性能等,而被广泛应用于薄膜、工程塑料、纤维、高温过滤、防护服装、涂料、粘合剂、汽车、航空航天和微电子器件等领域。目前,越来越多的研究者开始关注聚酰亚胺某些特定的性能,以便聚酰亚胺可以在更多的领域得到应用,所以有研究者们对聚酰亚胺进行复合改性,使材料性能变得更加优异,而且复合改性也是一种最为简单高效的改性方法。因此本研究以商业化的PI纳米纤维膜为基底材料,对其进行多层复合改性修饰,从而得到超疏水PI纳米纤维复合膜,其过程是将商业化的PI纳米纤维膜分别经过聚苯胺(PANI)构筑膜的粗糙度、聚四氟乙烯(PTFE)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)降低膜总体的表面能,得到多层超疏水PI/PANI/PTFE/PDMS复合膜,主要工作包括如下三个部分:(1)PI/PANI纳米纤维复合膜的制备及其性能表征:通过苯胺原位聚合法,在PI纤维膜表面上形成一层粗糙的聚苯胺,制备PI/PANI复合膜。这种具有皮芯型复合结构的复合膜,能够更好的结合PI和PANI两种聚合物各自优异的性能,通过优化反应温度和苯胺的浓度得到最优的PI/PANI复合膜。结果表明,当控制反应温度为0℃,AN浓度为0.03 M时得到的复合膜结构和性能最好,其复合膜表面有一层纳米级的粗糙均匀乳突状的结构,满足超疏水粗糙度的要求,PANI所构筑的粗糙结构也能够后续处理。(2)PI/PANI/PTFE纳米纤维复合膜的制备及其性能表征:采用超声浸泡法,使PI/PANI复合膜表面附着PTFE纳米颗粒,降低膜总体的表面能,从而得到超疏水PI//PANI/PTFE复合膜。方法是将第一步合成的PI/PANI复合膜浸泡在不同含量的PTFE乳液中,再通过优化PTFE含量和热处理温度,得到PI复合膜。结果表明:随着PTFE含量的增加,复合膜的接触角先增大后减少,当PTFE含量达到5 wt%时,经300℃热处理后,此时的PI/PANI/PTFE复合膜接触角最大,接触角高达157.4 ~o。(3)PI/PANI/PTFE/PDMS纳米纤维复合膜的制备及其性能表征:为了进一步改善复合膜的性能,提高复合膜的疏水性,增强各层修饰的协同作用,再通过用PDMS修饰处理,制备超疏水PI复合膜。具体方法是将优化的PI/PANI/PTFE复合膜在不同含量的PDMS乳液中超声浸泡处理,优化PDMS的含量,从而得到PI/PANI/PTFE/PDMS复合膜。结果表明:随在PDMS含量的增加,PI复合膜的接触角先增大后减少,当PDMS含量为2wt%,处理温度为300℃时,其接触角达到最大为159.4?,此时复合膜疏水性能最佳。此外,PI/PANI/PTFE/PDMS纳米纤维复合膜也具有较好的力学性能,其拉伸强度、断裂伸长率、拉伸模量分别为16.2 MPa、61.8%和108.2 MPa。
【图文】：

制备聚酰亚胺流程图

多层超疏水PI纳米纤维复合膜的制备及其表征

全球聚酰亚胺消费量：万吨
【学位授予单位】：江西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ340.1;TB383.2

【参考文献】