聚酰亚胺基复合材料的制备与抗辐射性能研究
本文选题:聚酰亚胺 + 复合材料 ; 参考:《东南大学》2015年硕士论文
【摘要】:本论文设计并制备了一系列聚酰亚胺/纳米粘土复合材料(PI/OMMT)、聚酰亚胺/碳纳米管复合材料(PI/CNT)、聚酰亚胺/石墨型碳化氮复合材料(PI/g-C3N4)及键合铅离子聚酰亚胺复合材料(PI(Pb)),并研究了它们在辐射屏蔽领域的应用。采用傅里叶变换红夕(FT-IR)光谱、核磁共振(1H-NMR),元素分析和X射线衍射(XRD)光谱对所制备的复合材料进行了结构表征;采用扫描电镜(SEM)研究了它们的表面形貌;采用热重分析(TGA)研究了它们的热性能;采用力学测试方法对部分复合材料的力学性能进行了分析;采用Y能谱法研究了复合材料的辐射屏蔽性能。主要研究工作由以下四部分组成:(1)采用插层法和原位二步缩聚法制备了一系列粘土含量不同的聚酰亚胺/纳米粘土复合材料-——PI/OMMT 。将纳米粘土掺杂进入由ODA(4,4’-二氨基二苯醚)与PMDA(均苯四甲酸酐)聚合成的聚酰亚胺体系中,通过球磨和自动粉碎机制备了两种不同粒径的模塑粉,并模压成型。实验结果表明:粒径越小,纳米粘土含量越高,越有利于辐射屏蔽效果的增强。(2)采用原位二步聚合法制备了一系列氨基化碳纳米管含量不同的聚酰亚胺/碳纳米管复合材料-——PI/CNT。通过氨基化碳纳米管(ACNT)中的氨基将碳纳米管键合到由ODA(4,4’-二氨基二苯醚)与PMDA(均苯四甲酸酐)聚合成的聚酰亚胺体系中,经球磨工艺制备模塑粉,模压成型。实验结果表明:碳纳米管键合进入聚酰亚胺,使其形成了交联结构,增强了材料的辐射屏蔽效果。(3)采用掺杂法和原位二步缩聚法制备了一系列石墨型氮化碳(g-C3N4)含量不同的聚酰亚胺/石墨型氮化碳复合材料-——PI/g-C3N4。将g-C3N4掺杂进入由ODA与PMDA聚合形成的聚酰亚胺体系中,通过球磨制备模塑粉模压成型。实验结果表明:g-C3N4的引入未明显改变聚酰亚胺的分子量,却增强了材料的辐射屏蔽性能,但是g-C3N4的分散性并不好,无法获得高含量掺杂的样品。(4)采用原位二步缩聚法制备了一系列铅离子含量不同的聚酰亚胺/对氨基苯甲酸铅盐(ABA(Pb))的复合材料——PI(Pb)。采用直接酸碱中和法和离子交换法制备了含有铅离子的二胺单体ABA(Pb):将其作为一种二胺与另一种二胺(BAPP)混合使用,与二酐(BPADA)缩聚制备成聚酰亚胺,从而使铅离子成功键合到了聚酰亚胺体系中,通过球磨制备模塑粉模压成型。实验结果表明:与纯PI材料和同等铅含量、物理掺杂的PI-Pb(NO3)2样品相比,PI(Pb)中铅离子是通过化学键直接键合到聚酰亚胺主链中的,实现了物理掺杂方法不能达到的铅离子均匀分散,其辐射屏蔽性能要明显优于纯PI材料和PI-Pb(NO3)2样品。此外,PI(Pb)材料还具有良好的热稳定性和较好的力学性能。本文的创新点在于:1)提供了多种新型的聚酰亚胺复合材料,拓展了它们在辐射屏蔽领域的应用;2)探索了模塑粉粒径对复合材料辐射屏蔽性能的影响;3)进一步增大了铅元素在辐射屏蔽材料中的分散程度,使基于传统防辐射元素的复合材料的屏蔽性能进一步得到了提高;4)制备的多数材料摆脱了铅等重金属的使用,为研制无污染、无毒的辐射屏蔽材料做了有意义的探索。
[Abstract]:A series of polyimide / nano - clay composites ( PI / OMMT ) , polyimide / carbon nanotube composites ( PI / CNT ) , polyimide / graphite type carbon carbide composites ( PI / g - C3N4 ) and bonded lead - ion polyimide composites ( PI ( Pb )) were designed and prepared , and their applications in the field of radiation shielding were studied . The structures were characterized by FT - IR , 1H - NMR , elemental analysis and X - ray diffraction ( XRD ) .
Scanning electron microscopy ( SEM ) was used to study their surface morphology .
Thermogravimetric analysis ( TGA ) was used to study their thermal properties .
The mechanical properties of some composites were analyzed by mechanical testing method .
The radiation shielding properties of composites were studied by Y - ray spectroscopy . The main research work consists of the following four parts : ( 1 ) a series of polyimide / nanoclay composite materials - PI / OMMT with different clay content were prepared by intercalation method and in - situ two - step polycondensation method . A series of polyimide / carbon nanotube composites with different particle sizes were prepared by ball milling and automatic pulverizer . The results showed that the results showed that : the smaller the particle size , the higher the content of nano - clay , the better the effect of radiation shielding .
2 ) the influence of the particle size of the molding powder on the radiation shielding performance of the composite material is explored ;
3 ) the dispersion degree of the lead element in the radiation shielding material is further increased , and the shielding performance of the composite material based on the traditional radiation protection element is further improved ;
4 ) the majority of the material prepared is free from the use of heavy metals such as lead and the like , and has significant exploration for the development of a pollution - free and non - toxic radiation shielding material .
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB332
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 曲兆明;王庆国;秦思良;胡小锋;;电磁屏蔽复合材料的屏蔽性能预测[J];材料研究学报;2012年04期
2 杨惠卿;;镀银纤维屏蔽面料屏蔽性能影响分析[J];针织工业;2012年04期
3 严春;张卫卫;顾虎;;防辐射纺织品屏蔽性能测试与评价[J];纺织科技进展;2013年06期
4 刘顺华;李鹏;杜纪柱;段玉平;管洪涛;陈光昀;;炭黑填充复合型硅橡胶屏蔽性能及拉敏特性研究[J];大连理工大学学报;2006年02期
5 李哲夫;薛向欣;;含硼矿物及环氧树脂复合材料的中子屏蔽性能[J];原子能科学技术;2011年02期
6 陈杨如;熊国宣;张志宾;;屏蔽介质在水泥基材料中的应用研究[J];新型建筑材料;2010年10期
7 胡行,杨德林,贾瑜,高之爽;用粘着法制作带底盖的Tl_2Ba_2Ca_2Cu_3O_(10)屏蔽筒及其屏蔽性能[J];低温与超导;1999年01期
8 陈飞达;汤晓斌;王鹏;陈达;;新型纤维增强环氧树脂基复合材料研制及其中子屏蔽性能研究[J];原子能科学技术;2012年S1期
9 段永华;孙勇;郭中正;何建洪;;B对Pb-Mg-Al-B屏蔽功能材料的显微组织与屏蔽性能的影响[J];功能材料;2012年03期
10 ;新材料 新产品 新技术 新消息[J];国外塑料;1995年03期
相关会议论文 前8条
1 常钟泽;刘献忠;周昌贵;;辐射防护门屏蔽性能检测仪器的研制[A];中国核动力研究设计院科学技术年报(2009)[C];2011年
2 沈志强;康青;刘力;张彭成;刘畅;;手性对导电型材料屏蔽性能的影响研究[A];2006年全国功能材料学术年会专辑(Ⅲ)[C];2006年
3 曾光群;康青;冯孝杰;田什锦;沈志强;张彭成;;短切型碳纤维水泥基复合材料屏蔽性能的特性研究[A];第十五届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2005年
4 梁浩;毛昌辉;杨剑;;W/2024Al复合材料屏蔽性能的模拟[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
5 齐鲁;叶建中;贾华明;于斌;邹建柱;;防微波纤维的屏蔽性能研究[A];第五届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2005年
6 胡水;董志华;温世鹏;刘力;;稀土钆有机配合物合成工艺及其橡胶复合材料射线屏蔽性能研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
7 李俊杰;;铅硼聚乙烯储源箱的屏蔽性能[A];中国工程物理研究院科技年报(2005)[C];2005年
8 朱传新;牟云峰;郭海萍;陈渊;郑普;;铅硼聚乙烯等复合材料DT中子透射性能实验研究[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(上册)[C];2008年
相关硕士学位论文 前7条
1 梁凤;Bi_3B_5O_(12)的制备及其中子—伽马射线协同屏蔽性能研究[D];西南科技大学;2015年
2 宗德超;聚酰亚胺基复合材料的制备与抗辐射性能研究[D];东南大学;2015年
3 黄军福;橡胶基电磁屏蔽复合材料的制备及屏蔽性能研究[D];南昌大学;2010年
4 李鹏;电磁波屏蔽橡胶的导电机理与屏蔽性能研究[D];大连理工大学;2005年
5 韩仲武;核电救灾机器人辐射屏蔽材料性能模拟研究[D];华东理工大学;2014年
6 张瑜;基于金属功能粒子的高分子基辐射屏蔽材料制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2011年
7 强国俊;ZnO包覆SnO_2纳米材料的制备及其紫外屏蔽性能的研究及实现[D];长春工业大学;2012年
,本文编号:1953706
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/1953706.html