聚酰亚胺纳米复合材料研究新进展

聚酰亚胺(PI)纳米复合材料作为新型功能材料,具有许多独特的物化性能,已经在各个领域表现出巨大的应用潜能。介绍了PI纳米复合材料的制备方法,重点综述了多种PI纳米复合材料的研究进展以及应用现状,并对PI纳米复合材料今后的研究方向和发展前景进行了展望。     

聚酰亚胺基纳米复合材料的研究进展

聚合物基纳米复合材料具有许多不同于常规复合材料的特性,如同步增韧增强、高强度、高模量、光电转换、高效催化等特性,因此是纳米复合材料研究领域的一个重要方面。主要介绍了聚酰亚胺(PI)基无机纳米复合材料的研究现状,阐述了不同纳米增强物质,如碳纳米管、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)等5种无机纳米粒子自身的表面改性方法和他们对PI的改性机理。同时,综述了聚酰亚胺基纳米复合材料的有关性质及应用。     

聚酰亚胺/无机物纳米复合材料的研究进展

聚酰亚胺/无机物纳米复合材料是一种性能优异的新型复合材料。概述了该材料的形成机理、制备方法及材料的结构和性能。     

俄罗斯研究聚酰亚胺／纳米碳纤维复合材料

聚酰亚胺纤维是耐热性良好的高分子材料,它具有多种优越的物理性能,在航空航天、防辐射材料、耐高温耐化学材料领域,是很受青睐的高科技纤维之一,俄罗斯高分子化合研究院试验用聚酰亚胺结晶、纳米碳纤维、碳微纤维制造复合材料（碳塑料）。     

耐热性聚酰亚胺复合材料的制备

以均苯四甲酸二酐、4,4'-二氨基二苯基醚、N,N'-二甲基乙酰胺为主要原料合成聚酰亚胺树脂,通过对比固化后树脂的吸水性能、耐热性能,表明:复合材料比纯聚酰亚胺具有良好的耐热性能,更低的吸水性能.并研究了溶剂体系、反应温度、时间、投料比和总固含量等因素对所得聚酰胺酸特性黏度的影响.     

聚酰亚胺/二氧化硅-二氧化钛三元纳米复合材料的制备及介电性能

以4,4’-二氨基二苯醚(ODA)和3,3,4,4’-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)为单体,以正硅酸乙酯和钛酸丁酯为SiO2和TiO2的前驱体,采用溶胶-凝胶原位生成法制备了聚酰亚胺(PI)复合薄膜。采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外分光光度计(UV-Vis)对复合材料进行结构表征和性能测试。结果表明,复合膜的热亚胺化反应完全;纳米SiO2、TiO2均匀分散于PI基体中;复合膜透明性好,对紫外光吸收较好。热重分析(TG)和介电性能测试表明,得到了一种热稳定性好、介电性能优良的复合材料,能够满足其在微电子器件领域的使用要求。     

单壁纳米碳管/聚酰亚胺复合材料的制备及导电特性

采用熔融聚合法和反复机械拉伸法,制备出定向排列单壁纳米碳管(SWNTs)/聚酰亚胺(PI)复合材料。研究了纳米碳管在复合体中的排列和分散情况。讨论了填充纳米碳管的质量分数对复合材料导电性能的影响,发现SWNTs填充质量分数很少时,复合体系呈现渗流行为,表现出良好的导电性和各向异性,其电导率随着填充纳米碳管的质量分数增加,电导率增大,而且在其拉伸方向比其垂直方向显示出较高的电导率,沿着其拉伸方向的渗流阈值比其垂直方向要低,说明单壁碳纳米管在复合物材料中呈现出良好的排列和均匀分散。     

纳米复合材料涂层提高航空发动机性能

位于赖特帕特森空军基地的美国空军实验室材料与制造处的科学家及工程师会同大学的研究人员，在超韧纳米复合材料涂层研究领域取得重大进展，这种涂层可提高先进喷气战斗机用发动机的性能，并改进耐久性。     

聚酰亚胺/二氧化硅纳米复合材料的制备及渗透汽化性能

利用DSDA—DDBT高聚物作前驱体，在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中和正硅酸乙酯(TEOS)进行溶胶-凝胶反应制备出新型聚酰亚胺／二氧化硅纳米复合材料膜，用IR、TGA及SEM等手段对材料膜进行研究。与聚酰亚胺相比，聚酰亚胺／二氧化硅纳米复合膜表现出更好的热力学稳定性。渗透汽化实验结果表明，DSDA—DDBT／SiO2纳米复合膜对苯／环己烷体系的通量Q1大于DSDA—DDBT膜。复合材料中二氧化硅表现出强的吸附性能。含5％(质量)SiO2的DSDA—DDBT／SiO2复合材料膜的通量Q1和分离因子口均大于SiO2含量为17％的DSDA—DDBT／SiO2复合材料膜。     

聚酰亚胺复合材料的热学性能研究

通过均苯四甲酸二酐(PMDA)与4,4-二氨基二苯基醚(ODA)缩聚反应制备出聚酰胺酸(PAA),而后采用溶胶-凝胶(sol-gel)法和超声波机械共混法制备出含纳米二氧化硅(nano-SiO2)、纳米三氧化铝(nano-Al2O3)、纳米二氧化钛(nano-TiO2)不同量的PPA/无机纳米共混胶液,经高温亚胺化得到聚酰亚胺(PI)/无机纳米复合材料.利用热学综合分析仪,在N2的保护下,以1℃/min升温速度,对复合材料的热失重、分解温度等热学性能进行分析比较.结果表明:无机纳米颗粒对聚酰亚胺材料的热失重温度的影响较小,提高聚酰亚胺的热失重、分解温度需要从改善聚酰亚胺分子结构出发.     

纳米复合材料涂层可改善飞机零部件耐用性

美国莱特-帕特逊空军基地空军研究实验室（AFRL）正在开发一种超级耐用纳米复合材料涂层，它可改善飞机发动机的性能和耐用性。AFRL的科学家和工程师与大学研究人员合作，己确认了特硬的纳米晶／非晶复合材料特有的宏观延性机理。     

溶胶—凝胶法制备可溶性聚酰亚胺／二氧化硅纳米复合材料的研究：I.溶胶— …

选取可溶性聚酰亚胺（ＰＩ）作为有机高聚物基体,通过正硅酸四乙酯（ＴＥＯＳ）在聚酰胺酸（ＰＡＡ的Ｎ－甲基－２－吡咯烷酮（ＮＭＰ）溶液中进行溶胶－凝胶反应,制备出新型的聚酰亚胺／二氧化硅（ＰＩ／ＳｉＯ２）纳米复合材料。并用ＵＶ－Ｖｉｓ、ＸＰＳ、ＩＲ和ＳＥＭ等方法对其溶液－凝胶转变过程和水解＝缩合反应机理进行了研究。结果表明,在水解－缩合反应过程中,ＴＥＯＳ与聚酰胺酸发生反应,生成较为稳定的中间产物;在     

蒙脱土/聚酰亚胺纳米复合薄膜的制备

以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4'-二氨基二苯醚(DAPE)为主要原料合成的聚酰亚胺(PI)为基体,以有机化处理蒙脱土(MMT)为无机相,成功地制备了MMT/聚酰亚胺纳米复合薄膜。用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和差示扫描量热分析(DSC)对薄膜微相形态结构进行了分析测试。结果表明,加入适量MMT可制得MMT片层分散尺寸达到纳米级(1~2 nm)的MMT/PI复合薄膜。有趣的是,MMT/PI薄膜中显示出了一定程度的取向行为。     

剥离型纳米蒙脱土/聚酰亚胺复合材料的制备与表征

利用二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）与酸化的蒙脱土（MMT）表面的羟基进行反应制得了MMT-MDI;进一步利用己内酰胺（CPL）对MMT-MDI进行插层并对多余的异氰酸酯端基进行封端,制得了MMT-MDI-CPL。采用预聚体溶液插层法,利用聚酰胺酸（PAA）在二甲基乙酰胺（DMAC）溶剂中分别对MMT-MDI和MMT-MDI-CPL进行预聚体插层,制得了剥离型纳米MMT/聚酰亚胺（PI）复合材料。通过电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）、FTIR、TG、XRD和SEM对改性MMT和纳米MMT/PI复合材料进行了表征。结果表明：MDI与MMT表面羟基反应而被成功接枝于MMT上;MDI对MMT的改性、CPL对MMT-MDI的插层和封端使MMT层间距得到逐步扩大;MMT/PI复合材料的XRD和断面SEM表明,MMT在PI基体中得到了充分剥离。     

铜／碳纳米管复合材料可用于高热量控制

由美国导弹防卫局资助，由欧米茄压力工艺公司开发出一种铜／碳纳米管复合材料，该材料成本较低、较金刚石复合材料有更好的导热性，而且拥有出色的热膨胀特性。这种纳米复合材料可用于计算机及其他发热电子装置的散热。     

石墨烯纳米复合材料可提升电池性能

据美国物理学家组织网日前报道,美国科学家制造出了一种由石墨烯和锡层叠在一起组成的纳米复合材料,这种可用来制造大容量能源存储设备的轻质新材料可用于锂离子电池中,其三明治结构也有助于提升电池的性能。相关研究发表在最新一期《能源和环境科学》杂志上。研究人员表示:电动汽车需要轻质电池,也要求这种电池能快速地充电,且其充电能力不会因持续充放电而有所降低。他们最新研制出的石墨烯纳米复合材料可改进电池的性能。石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原     

溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/Al2O3纳米复合材料的研究

采用溶胶-凝胶法制备了聚酰亚胺(PI)/Al2O3纳米复合薄膜,通过测定胶液在贮存过程中粘度的变化研究了纳米复合胶液的贮存稳定性,采用热失重分析、拉伸强度和体积电阻率等测试方法研究了纳米复合薄膜的性能.结果表明,当Al2O3含量不大于14%时,纳米Al2O3前驱体的存在对纳米复合胶液的贮存稳定性影响不大或基本上没有影响;与纯PI薄膜相比,Al2O3含量不大于5%时,纳米复合薄膜的表观分解温度、拉伸强度以及常态下的体积电阻率均有明显提高;纳米Al2O3的存在有利于改善薄膜的高温电性能.     

杜邦投资朱诺航天器复合材料公司

杜邦公司投资了一家制造用于朱诺航天器的复合材料的公司,这暗示着其对高性能保护材料的投资兴趣。Nanocomp科技制造基于碳纳米管的片状材料EMSHIELD,用于保护木星探测器免于静电放电。正如我们先前报告所说,朱诺号集成了SGL集团(西格里碳素集团)制造的不同的复合材料,在飞行器其中一个太阳能列阵机翼尾部形成一个光具座。增强碳纤维陶瓷复合座安装在一个稳定的磁力吊杆上,配有磁强计来测量木星的磁场。     

单取向聚酰亚胺纳米纤维膜及其同质复合薄膜的制备

通过静电纺丝的方法制备了单轴取向的聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜,并且采用不同环化温度的纳米纤维膜与聚酰亚胺基体进行复合,制备了一种PI纳米纤维增强PI复合薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)研究了纳米纤维的取向情况,以及纳米纤维膜与其基体的界面粘接情况;采用红外光谱对不同热处理温度PI纳米纤维膜的亚胺化程度进行了表征;并对复合薄膜的力学性能进行了表征。结果表明:通过提高滚筒转速可以得到高度取向结构的纳米纤维膜;纳米纤维膜的环化程度随热处理温度升高而提高;纳米纤维的亚胺化程度越低,其与基体之间的界面粘接性越好,复合薄膜的力学性能越佳。     

纳米钛酸钡掺杂聚酰亚胺基高介电复合薄膜的制备及性能

采用原位聚合法和高速砂磨法制备了纳米钛酸钡/聚酰亚胺高介电常数复合薄膜,分析了不同制备方法及钛酸钡粉体用量对复合薄膜结构和性能的影响。实验结果表明,高速砂磨法对于纳米钛酸钡粉体的分散效果优于原位分散法;钛酸钡粉体的引入,有效提高了复合薄膜的热稳定性和介电性能。当粉体的体积分数达到50%时,复合薄膜介电常数相较于纯膜提高了10倍,而介电损耗只有少量增加。