杂化聚酰亚胺薄膜无机相形貌和介电性能研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化硅及氧化铝溶胶,将其掺入聚酰胺酸溶液中,制得聚酰亚胺/二氧化硅-氧化铝杂化薄膜,利用原子力显微镜对杂化薄膜的无机相微观形貌进行表征,用精密阻抗分析仪测试杂化膜介电性能.研究表明:掺入无机组分含量均为4%时,随着掺入二氧化硅所占比例的增大,无机纳米粒子的平均粒径增加,当其与氧化铝质量比为8:1时无机相呈网络状,与聚酰亚胺基体界面模糊;掺入无机组分对杂化薄膜的介电性能产生影响,介电常数ε和介电损耗tgδ随频率增加而减小,在相同频率下随掺入二氧化硅所占比例增大,介电常数ε和介电损耗tgδ增大.     

无机组分对聚酰亚胺杂化薄膜电性能的影响

初步探讨了聚酰亚胺薄膜在电场作用下的电学行为,采用溶胶-凝胶工艺制备了聚酰亚胺/二氧化硅纳米杂化薄膜,并对薄膜进行浸水24 h处理,利用原子力显微镜对制备的薄膜进行表面形貌表征,讨论了无机组分SiO2和水对薄膜电性能的影响.结果表明:无机组分的引入及两相间的界面形态将对杂化薄膜的电学性能产生重大的影响;偶联剂的引入使得两相间产生紧密的微相结合,并对电性能产生一定的影响.     

聚甲基丙烯酸丁酯-二氧化硅杂化材料的制备及性能

用硅酸钠制备了聚硅酸溶胶，作为制备有机／无机杂化材料的无机组分前驱物，以甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷为偶联剂，通过溶胶-凝胶技术与甲基丙烯酸丁酯制得两相间有共价键结合的透明聚甲基丙烯酸丁酯／二氧化硅杂化材料。用红外光谱、透射电镜、TG和DSC等对杂化材料进行了表征，热失重分析表明，杂化材料的热稳定性随SiO2含量的增加而提高，且杂化材料的玻璃化温度Tg也有一定的提高，同时杂化材料的透光率可达80％，硬度比纯PBMA有很大的提高。     

有机-无机杂化介孔薄膜的研究进展

有机-无机杂化介孔薄膜能实现有机和无机组分的功能互补,具有良好的综合性能,成为近年来功能材料研究领域的熟点之一.综述了近年来有机-无机杂化介孔薄膜的制备方法、介孔的形成机理及控制和介孔薄膜的应用研究,指出了当前研究中存在的问题,展望了今后的发展趋势.     

溶胶-凝胶法制备无机纳米/聚酰亚胺杂化膜及其表征

采用溶胶-凝胶法制备了SiO2及A12O3溶胶,并将其掺入到聚酰胺酸基体中,得到无机纳米SiO2-Al2O3/聚酰亚胺杂化膜,并对其结构性能进行了研究.实验表明,薄膜材料中无机纳米SiO2和Al2O3粒子分散均匀,与有机相存在键合;材料热分解温度有所提高.     

纳米SiO2-Al2O3/聚酰亚胺杂化薄膜的制备及表征

用溶胶-凝胶法制得二氧化硅(SiO2)及三氧化二铝(Al2O3)溶胶,将其掺入到聚酰胺酸基体中,得到SiO2-Al2O3/聚酰亚胺杂化薄膜,并对其结构性能进行了研究.结果表明,薄膜材料中SiO2和Al2O3粒子分散均匀,与有机相存在键合;材料热分解温度有所提高.     

PPESK／SiO2杂化材料的制备及动态力学性能研究

以含二氮杂萘酮结构聚芳醚砜酮（PPESK）为基体，正硅酸乙酯（TEOS）为原料，N-甲基吡咯烷酮（NMP）为共溶剂，采用溶胶-凝胶方法制备出不同二氧化硅质量百分含量的PPESK／SiO2杂化材料。利用动态热机械分析仪（DMA）对PPESK／SiO2杂化均质薄膜进行动态力学性能测试和表征。结果表明，杂化材料中SiO2组分含量及扫描频率对PPESK／SiO2杂化材料的动态力学性能及玻璃化转变过程都有一定程度影响。SiO2含量的增加，杂化材料的力学损耗峰温度移向高温区，并且峰值升高；随着扫描频率的增加，杂化材料的损耗因子峰移向高温。同时采用Arrhenius方程计算PPESK／SiO2杂化材料在α转变时分子运动活化能。另外，还考察了SiO2粒子含量对PPESK／SiO2杂化材料的力学性能的影响。     

石英纤维增强磷酸铬铝/有机硅杂化树脂基复合材料性能

通过甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)在磷酸铬铝中水解制备了磷酸铬铝/有机硅的有机-无机杂化树脂,以石英纤维为增强材料,氧化铝为固化剂,采用模压成型工艺制备纤维增强杂化树脂基复合材料.考察了杂化树脂基体以及复合材料的力学、介电性能等,结果表明复合材料的弯曲强度大大提高,介电性能更加优越.     

聚乳酸/二氧化硅有机无机杂化材料的制备和表征

以聚乳酸(PLA)、正硅酸乙酯(TEO S)为原料,活性单体3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)为偶联剂,采用两步法制备PLA/S iO2杂化材料。采用FT-IR、DSC和TEM等技术对杂化材料进行表征。研究结果表明,杂化材料中有机组分和无机组分通过APTES发生了化学键合;材料的玻璃化转变温度(Tg)随着二氧化硅含量的增大而提高;随APTES加入量增大、酰胺化反应温度升高,反应时间延长,杂化材料的溶胶分数减小。     

蒙脱土/二氧化钛/聚酰亚胺纳米杂化薄膜低温力学及热稳定性能研究

利用插层法和溶胶-凝胶法制备了不同含量的蒙脱土/ 二氧化钛/ 聚酰亚胺(MMT/ TiO₂ / PI) 纳米杂化薄膜。采用傅立叶红外光谱、紫外可见光谱、扫描电镜和热重分析等对该体系的分子结构、断口形貌和热性能进行了表征, 同时研究了聚酰亚胺杂化薄膜低温(77 K) 力学性能。结果表明, 纳米粒子与基体结合情况良好, 热分解温度Td有所上升。TiO₂ / PI 杂化薄膜低温拉伸强度随TiO₂ 质量分数增加而有所下降; 而MMT/ TiO₂ / PI 杂化薄膜拉伸强度随TiO₂质量分数增加而增加并在TiO₂质量分数为2 %时达到最大值, 说明TiO₂ 与MMT 超混杂产生了协同效应。另外, 弹性模量随无机颗粒含量的增加而提高, 但断裂伸长率则下降。      

纳米多孔SiO2/PI杂化薄膜的制备与性能研究

采用碱催化正硅酸乙酯(TEOS)的溶胶-凝胶法与分子模板法相结合,通过旋转涂覆在硅衬底上制备了掺杂聚酰亚胺(PI)的纳米多孔SiO2薄膜,并利用差热分析(DSC-TGA)、红外吸收光谱(FTIR)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、台阶仪(Atom-ic-Profiler)等对薄膜的性能进行了分析表征.结果表明,所制备的SiO2/PI杂化多孔薄膜为多孔的无定型结构,具有较好的热稳定性及力学性能,一层膜和两层膜的平均孔径分别为68和72nm,厚度分别为917和1288nm.     

表面改性纳米TiO2粒子杂化PI薄膜的制备与性能研究

采用硅烷偶联剂(γ-巯丙基三乙氧基硅烷)对纳米TiO2粒子进行表面处理,通过原位聚合和流延成膜法制备了不同TiO2含量的PI/TiO2杂化膜,研究了杂化膜的热性能、力学性能,并通过扫描电镜(SEM)和广角X衍射(WAXD)研究了杂化膜的微观形貌结构,同时也对杂化膜的接触角和介电常数(ε)进行了研究分析.结果表明,杂化膜较纯膜的热分解温度(T5％)降低,但平均热分解温度仍然高于520℃,且膜的尺寸稳定性得到了提高,即热膨胀系数( CTE)降低;表面形貌分析表明,1％～5％的表面改性纳米TiO2能较好地分散在PI膜里,杂化膜的介电常数(3.50左右)均高于纯膜的的介电常数(2.91),杂化膜的接触角随着TiO2含量的增加呈现先减少后增加的趋势.     

碱催化多孔SiO_2/PI杂化薄膜的制备与力学性能研究

采用碱催化正硅酸乙酯(TEOS)的溶胶-凝胶法与分子模板法相结合,通过旋转涂覆在硅衬底上制备掺杂聚酰亚胺(PI)的纳米多孔SiO2薄膜,并在其表面制备致密过渡膜。利用差热分析(DSC-TGA)、原子力显微镜(AFM)、台阶仪(Atomic-Profiler)、微纳力学性能测试仪(Universal Nano+Micro Mechanical Tester)等对薄膜的性能进行了分析表征。结果表明,所制备的SiO2/PI杂化多孔薄膜具有较好的力学性能和热稳定性;一层膜和两层膜的平均厚度分别为917和1288nm;镀有过渡膜的样品具有最为平整的表面形貌和最小的表面动摩擦系数。     

Fluorographene/polyimide composite films: Mechanical,electrical, hydrophobic,thermal and low dielectric properties

Nowadays, dielectric materials with excellent mechanical and hydrophobic properties are desired for use in the integrated circuits (ICs). For this reason, low dielectric constant fluorographene/polyimide (FG/PI) composite films were prepared by a facile solution blending method, suggesting that the mechanical, electrical, hydrophobic and thermal properties were significantly enhanced in the presence of FG. With addition of 1 wt% FG, the tensile strength, Young’s modulus and elongation at break were dramatically increased by 139%, 33% and 18% respectively when compared with pure PI film. Furthermore, composite films exhibit superior hydrophobic and thermal stability performance. Especially, the FG/PI film with 0.5 wt% of FG possessing a low dielectric constant of 2.48 and a good electrical insulativity that is lower than 10⁻¹⁴ S m⁻¹. Therefore, by their excellent performance, FG/PI hybrid films represent suitable candidate solutions with applications in the microelectronics and aerospace industries.     

Synthesis and characterization of functional ladder-like polysilsesquioxane and their hybrid films with polyimide

Ladder-like polyphenylsilsesquioxane has been synthesized by a convenient two-step approach and then modified to ladder-like poly(nitrophenyl)silsesquioxane (LPNPSQ) and poly(aminophenyl)silsesquioxane (LPAPSQ) by nitration and reduction reaction. These ladder-like polysilsesquioxanes (LPSQs) were characterized by Fourier transform infrared, nuclear magnetic resonance and X-ray diffraction (XRD). The results confirm the ladder-like structures of LPSQs and suggest the decrease of regularity after the chemical modification. Then high performance polyimide/ladder-like polysilsesquioxane (PI/LPSQ) hybrid films have been prepared by incorporating synthetic LPSQs with different functional groups into PI matrix, respectively, using conventional techniques. The interfacial interactions between PI matrix and LPSQ were investigated with XRD and scanning electron microscopy. Then the thermal and mechanical properties of the hybrid films were studied using dynamic mechanical analysis and tensile tests. The results indicate that different functional groups in LPSQs have great effects on the interfacial interactions and the properties of the hybrids. Both LPNPSQ and LPAPSQ can be dispersed uniformly in PI matrix because of the physical or chemical interaction between functional groups and PI. With these strong interfacial interactions, PI/LPNPSQ and PI/LPAPSQ hybrid films show higher glass transition temperatures and better mechanical properties.     

PVA/LDH-aCNTs杂化薄膜的制备及其性能研究

采用恒定p H共沉淀法合成了层状双羟基氢氧化物(LDHs)和酸化碳纳米管(aCNTs)杂化材料,并将其作为填料应用到聚乙烯醇(PVA)薄膜中制备了PVA杂化薄膜。采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜等对合成的LDH-aCNTs杂化材料进行了表征,并对PVA杂化薄膜进行了微观结构和力学性能测试。力学性能测试结果表明:当LDH-aCNTs的添加质量分数为3%时,PVA杂化薄膜的拉伸强度达到最大值,相比于纯PVA,拉伸强度约提高了41%。LDHs的存在有效地改善了aCNTs和PVA之间的相容性,使得PVA/LDH-aCNTs杂化薄膜具有较优异的力学性能。吸水性能测试结果表明:相比于纯PVA(吸水率为649%),添加质量分数为5%的PVA/LDH-aCNTs杂化薄膜的吸水率约下降了58%。LDH-aCNTs杂化纳米粒子中的含氧官能团能与PVA链中的羟基形成氢键,使裸露的亲水基团减少,吸水率下降。PVA/LDH-aCNTs杂化薄膜的力学性能和耐水性能的提高,有望拓宽PVA基复合薄膜的应用范围。     

氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的制备及阻水性能

以石墨粉为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,采用原位聚合法制备GO/聚酰亚胺酸（PAA）前驱体,GO/PAA前驱体经高温固化处理后得到GO/聚酰亚胺（PI）复合薄膜;采用XRD、Raman、FTIR、AFM等表征手段对GO的结构进行表征;此外,研究了不同固化温度下PI薄膜的结构;最后测试了GO/PI复合薄膜的透湿率和力学性能。结果表明:GO为单层结构,厚度为1.26 nm。GO/PI复合薄膜表现出良好的阻水性能,当GO/PI复合薄膜中GO的添加量为0.025wt%、薄膜厚度为50 μm时,GO/PI复合薄膜的透湿率低至56.7 g（m2·d）-1。此外,0.025wt% GO/PI复合薄膜拉伸强度和断裂伸长率分别为150.8 MPa和13.5%,与PI薄膜（分别为126.9 MPa和8.1%）相比,分别增加了18.8%和66.7%。      

Properties of polyimide/Al2O3 and Si3N4 deposited thin films

Polyimide (PI) nanocomposites with different proportions of Al₂O₃ were prepared via two-step reaction. Silicon nitride (Si₃N₄) was deposited on PI composite films by a RF magnetron sputtering system and used as a gas barrier to investigate the water vapor transmission rate (WVTR). The thermal stability and mechanical properties of a pure PI film can be improved obviously by adding adequate content of Al₂O₃. At lower sputtering pressure (4 mTorr), the PI/Al₂O₃ hybrid film deposited with Si₃N₄ barrier film exhibits denser structure and lower root mean square (RMS) surface roughness (0.494 nm) as well as performs better in preventing the transmission of water vapor. The lowest WVTR value was obtained from the sample, 4 wt.%Al₂O₃-PI hybrid film deposited with Si₃N₄ barrier film with the thickness of 100 nm, before and after bending test. The interface bonding, Al-N and Al-O-Si, was confirmed with the XPS composition-depth profile.     

聚酰亚胺/纳米Al_2O_3三层复合薄膜的制备

将掺杂纳米Al2O3的聚酰胺酸与未掺杂聚酰胺酸在玻璃板上逐层涂膜,热亚胺化制备了3层聚酰亚胺/纳米Al2O3复合薄膜.采用扫描电镜(SEM)对该薄膜的微观形貌进行了表征,测试了薄膜的热稳定性、力学性能及电击穿场强.结果表明,复合薄膜的热性能及电击穿场强均高于掺杂薄膜及未掺杂膜,当热失重达到10%时,复合薄膜的热分解温度达到了629.1℃;与掺杂薄膜相比,复合薄膜的力学性能得到明显提高,拉伸强度和断裂伸长率分别为117.4 MPa和18.5%.