聚醚酰亚胺树脂的制备及其纳米复合材料性能研究

发布时间：2017-09-07 01:42

  本文关键词：聚醚酰亚胺树脂的制备及其纳米复合材料性能研究

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【摘要】：聚醚酰亚胺(PEI)具有优良的力学性能及耐热性能,使其在工业领域得到广泛应用。但因为其较小的导热系数,使得聚醚酰亚胺在热交换机、散热器等领域的应用受到了很大的限制,而且PEI高度绝缘,PEI表面产生的静电荷不能通过聚合物自身导走容易造成材料的破坏。因此为了拓宽PEI在导热领域的应用同时避免静电对材料产生的危害,需要对PEI进行导热、抗静电改性。我们提出了一种制备导热、抗静电聚醚酰亚胺的制备方法,以对苯二胺功能化碳纳米管为导热、抗静电填料制备出了导热、抗静电聚醚酰亚胺。首先,将双酚A在氢氧化钠作用下生成双酚A钠盐,然后将双酚A钠盐与N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺在相转移催化剂作用下反应,得到双酚A型二醚二肽酰亚胺,然后经水解酸化及脱水酐化的四步法反应制备双酚A型二醚二酐。其次,本文采用叠氮基团高温下生成的氮烯结构与碳纳米管侧壁共价功能化反应,将叠氮化聚丙烯酸(APAA)通过通过接枝到碳纳米管表面上,然后使对苯二胺与羧基反应,得到对苯二胺功能化碳纳米管,采用傅立叶红外光谱(FT-IR),元素分析(EA),拉曼光谱(Raman),扫描电镜(SEM),高分辨透射电镜(HRTEM)和热失重测试(TGA)等方法对改性碳纳米管的结构形貌进行了表征。测试结果表明了碳纳米管表面改性的成功,聚合物均匀包覆在碳纳米管表面,而且随着叠氮化程度和聚合度的增加,聚合物在碳纳米管表面包覆增多。最后,将对苯二胺功能化碳纳米管加入制得的双酚A型二醚二酐与对苯二胺原位聚合的反应体系中,制备导热、抗静电聚醚酰亚胺。通过热机械性能分析发现对苯二胺功能化改性碳纳米管的加入使得聚醚酰亚胺的储能模量增加,损耗因子减小,而且随着功能化碳纳米管的加入量的增加复合材料储能模量逐渐增加,玻璃化转变温度逐渐减小；通过比较原始碳纳米管与改性碳纳米管在聚醚酰亚胺基体中的分散性及各自所得复合材料的体积电导率及导热系数,我们发现对苯二胺功能化碳纳米管在基体中分散较为均匀,所得复合材料的体积电导率及导热系数较高,而且我们制备的纳米复合材料在添加量为1.0wt%时出现逾渗,并且其电导率达到6.4×10-8S/cm,在添加量为4.0wt%时导热系数能达到0.43 W/(m·K),而原始碳纳米管/聚醚酰亚胺复合材料在此添加量下的导热系数为0.37 W/(m·K)。
【关键词】：双酚A型二醚二酐 聚醚酰亚胺 叠氮化聚丙烯酸 多壁碳纳米管 对苯二胺 导热 抗静电
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ323.7;TB33
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 符号说明12-13
• 第一章 绪论13-31
• 1.1 聚醚酰亚胺概述13-17
• 1.1.1 聚醚酰亚胺的合成14-16
• 1.1.2 聚醚酰亚胺的性能及应用16-17
• 1.1.3 聚醚酰亚胺(PEI)主要产品17
• 1.2 聚醚酰亚胺的功能化应用改性17-19
• 1.2.1 聚醚酰亚胺导热性能改性18
• 1.2.2 聚醚酰亚胺抗静电性能改性18-19
• 1.3 碳纳米管及其改性研究19-26
• 1.3.1 碳纳米管的基本结构与性能20-21
• 1.3.2 碳纳米管(CNTs)功能化改性21-26
• 1.4 叠氮化合物或聚合物修饰碳纳米管26-27
• 1.5 碳纳米管应用于聚合物复合材料研究27-30
• 1.5.1 熔融混合法27-28
• 1.5.2 溶液共混法28
• 1.5.3 原位聚合法28-30
• 1.6 本课题的研究目的和意义30-31
• 第二章 实验部分31-37
• 2.1 实验材料及仪器31-32
• 2.1.1 实验材料31
• 2.1.2 实验仪器31-32
• 2.2 聚醚酰亚胺树脂的制备32-33
• 2.3 对苯二胺无损改性碳纳米管的制备33-34
• 2.4 对苯二胺无损改性碳纳米管/聚醚酰亚胺复合材料的制备34
• 2.5 表征方法及仪器34-37
• 2.5.1 双酚A型二醚二酐的表征34-35
• 2.5.2 对苯二胺无损改性碳纳米管的表征35
• 2.5.3 对苯二胺无损改性碳纳米管/聚醚酰亚胺复合材料的表征35-37
• 第三章 结果与讨论37-71
• 3.1 聚醚酰亚胺的合成37-44
• 3.1.1 双酚A型二醚二酐的合成37-40
• 3.1.2 聚醚酰亚胺的聚合40-43
• 3.1.3 小结43-44
• 3.2 对苯二胺无损改性碳纳米管的制备44-62
• 3.2.1 叠氮化聚丙烯酸的制备44-46
• 3.2.2 叠氮化聚丙烯酸功能化碳纳米管(MWCNTs@APAA)的制备46-49
• 3.2.3 叠氮化程度不同的叠氮化聚丙烯酸功能化碳纳米管(MWCNTs@APAA)49-54
• 3.2.4 聚合度不同的叠氮化聚丙烯酸功能化碳纳米管(MWCNTs@APAA)54-58
• 3.2.5 对苯二胺无损改性碳纳米管(MWCNTs@PPD)的制备58-62
• 3.2.6 小结62
• 3.3 对苯二胺无损改性碳纳米管/聚醚酰亚胺(MWCNTs@PPD/PEI)纳米复合材料62-71
• 3.3.1 对苯胺无损改性碳纳米管在复合材料中分散性表征62-64
• 3.3.2 碳纳米管/聚醚酰亚胺纳米复合材料热稳定性能分析64-65
• 3.3.3 碳纳米管/聚醚酰亚胺纳米复合材料的动态力学性能表征65-68
• 3.3.4 碳纳米管/聚醚酰亚胺薄膜导热性能测定68-69
• 3.3.5 碳纳米管/聚醚酰亚胺薄膜导电性能测定69-70
• 3.3.6 小结70-71
• 第四章 结论71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 研究成功及发表的学术论文79-81
• 作者及导师简介81-82
• 附件82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：806689