共聚制备低热膨胀透明聚酰亚胺薄膜

为了在尽量不影响其透光性的前提下解决含氟聚酰亚胺薄膜热膨胀系数(CTE)过大的问题,以4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)、4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯(TFMB)和3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(BPDA)为原料,通过两步法合成了5种BPDA掺杂量分别为0、10%、20%、30%和40%的共聚PI薄膜,并采用红外光谱分析(IR)、热重分析(TGA)、热机械性能分析(TMA)等方法对其性能进行了表征.分析表明:共聚薄膜的热性能相比均聚薄膜有所提高;薄膜的介电常数与BPDA的含量成正比,而其在可见光领域的透光率与BPDA的含量成反比;在BPDA含量较低时,薄膜的拉伸强度和弹性模量随BPDA含量的增加而增大,但当BPDA摩尔分数超过30%时其力学性能开始降低;随着共聚单体含量的上升,薄膜的热膨胀系数大幅减小.     

共聚低热膨胀聚酰亚胺薄膜的制备与表征

以4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)为含氟二酐,4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯(TFMB)为含氟二胺,通过引入分子结构相对对称的刚性单体1,2,4,5-均苯四甲酸二酐(PMDA)进行共聚合成了5种含氟比例不同的透明聚酰亚胺薄膜,并对其性能进行了表征。分析表明:引入刚性单体共聚后薄膜的热稳定性和耐热性有所提高;薄膜的介电常数随着PMDA含量的上升而增加;共聚薄膜在可见光领域的透光率低于均聚薄膜;拉伸实验显示在添加少量PMDA后,薄膜的拉伸强度和弹性模量有所增大,但当PMDA含量过高时其力学性能反而下降;随着PMDA含量的增加,薄膜的热膨胀系数明显降低。     

AgNWs@SiO2/PI复合薄膜制备及性能研究

为了提高聚酰亚胺薄膜热导率的同时维持绝缘性,采用SiO2对AgNWs进行表面绝缘包覆获得AgNWs@SiO2核壳结构,首先通过静电纺丝技术将AgNWs@SiO2分散在聚酰胺酸(PAA)电纺纤维内部,规划导热路径,同时改善AgNWs@SiO2在PI基体中的分散性,再用含AgNWs@SiO2的PAA胶液浸渍PAA电纺膜,热亚胺化后得到E-AgNWs@SiO2/PI复合薄膜.研究其填料改性和含量对复合薄膜导热性能和绝缘性能的影响.结果表明:当填料质量分数为25％时,E-AgNWs/PI和E-AgNWs@SiO2/PI复合薄膜的热导率分别为2.92 W/(m·K)和2.80 W/(m·K),分别是纯PI薄膜的14.6倍和14倍.E-AgNWs@SiO2/PI复合薄膜的介电常数降低至5以下,并且介质损耗因数维持在0.015以下,体积电阻率提升至1.79×1013Ω·m.     

AgNWs/PDMS柔性应变传感器的研制

应变传感器凭借其在个人电子设备和工业监控领域的广泛应用推动着现代社会科学技术的飞速发展.基于高分子材料的应变传感器具有可拉伸性及可弯曲性和低成本的独特优势,目前在人工智能系统和可穿戴医疗保健设备中的应用最为广泛.本文介绍了一种具有高灵敏度的柔性传感器;首先采用了多元醇还原法制备了银纳米线(AgNWs),然后以银纳米线作...     

碳纳米管-有机化蒙脱土多维纳米界面构筑及其对环氧树脂的增韧机制

分别采用混酸、环氧树脂（EP）和硅烷偶联剂对碳纳米管（CNTs）进行功能化处理,用十八烷基三甲基氯化铵对蒙脱土（MMT）进行有机化处理,将具有一维纳米尺度的CNTs和二维纳米尺度的有机化蒙脱土（OMMT）复合引入EP酸酐固化体系,通过溶液共混法制备纳米OMMT/EP、CNTs/EP、CNTs-OMMT/EP复合材料。使用简支梁冲击试验仪测试三种复合材料的冲击强度,并利用SEM观察纳米复合材料的冲击断面形貌。实验结果表明,当OMMT的含量为4wt%时,纳米OMMT/EP复合材料的冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了16.7%。经硅烷偶联剂处理后的CNTs（Si-CNTs）能与EP基体形成良好界面,当Si-CNTs的含量为0.9wt%时,纳米Si-CNTs/EP复合材料冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了84.0%。当OMMT的含量为4wt%、Si-CNTs的含量为0.9wt%时,纳米Si-CNTs-OMMT/EP复合材料的冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了135.4%。管状CNTs和片层结构OMMT对EP的韧性具有协同提高作用。     

改性碳纳米管/环氧树脂复合材料的介电性能

实验采用混酸法对碳纳米管(CNTs)表面进行改性,制得羧基化碳纳米管(C-CNTs)。采用溶胶-凝胶法制得SiO₂包覆的C-CNTs (C-CNTs@SiO₂)、TiO₂包覆的C-CNTs (C-CNTs@TiO₂),采用原位聚合法制得聚苯胺包覆的C-CNTs (C-CNTs@ PANI)。以环氧树脂(EP)为基体材料,通过溶液共混法制备出C-CNTs/EP、C-CNTs@SiO₂/EP、C-CNTs@TiO₂/EP和C-CNTs@PANI/EP四种复合材料。研究结果表明:当掺杂相的质量分数均为1 wt%时,四种EP基复合材料的冲击强度相对于未改性的环氧树脂均有不同程度的提高。当掺杂相质量分数为7 wt%时,C-CNTs/EP、C-CNTs@SiO₂/EP、C-CNTs@TiO₂/EP和C-CNTs@PANI/EP四种复合材料的介电常数分别是EP的14.1、7.2、2.5、18.8倍。在实验掺杂量下,C-CNTs@SiO₂/EP和C-CNTs@TiO₂/EP的介电损耗几乎没有变化,C-CNTs@PANI/EP的介电损耗略有增加。当掺杂相质量分数为1 wt%时,C-CNTs@SiO₂/EP和C-CNTs@TiO₂/EP的击穿强度相对于EP明显提高。      

环氧树脂纳米复合材料界面及其对电性能影响分析

实验分别采用混酸、环氧大分子、硅烷偶联剂(KH560)对多壁碳纳米管(MWCNTs)表面进行改性制得酸化碳纳米管(C-MWCNTs)、环氧功能化碳纳米管(E-MWCNTs)、硅烷偶联化碳纳米管(Si-MWCNTs),将改性后的MWCNTs和有机化蒙脱土(O-MMT)通过溶液共混的方式与环氧树脂(EP)制备成环氧树脂纳米复合材料。通过分析试样的冲击实验数据、断面形貌以及MWCNTs的红外光谱来确定不同功能化方式处理的MWCNTs对纳米复合材料中界面区域的影响。借鉴界面势垒模型分析界面区域对纳米复合材料电性能的影响。分析结果表明,Si-MWCNTs、E-MWCNTs与环氧树脂的界面结合强度大于C-MWCNTs。当纳米掺杂组分质量分数相同时,Si-MWCNTs/EP中界面区域大于E-MWCNTs/EP中界面区域。当Si-MWCNTs在基体中分散均匀时,随Si-MWCNTs的质量分数的增加,Si-MWCNTs/EP中自由体积增加,键合区域对偶极极化限制性增强,二者共同促进Si-MWCNTs/EP纳米复合材料的介电常数和介质损耗的降低,过渡区域陷阱密度增大,Si-MWCNTs/EP纳米复合材料的击穿强度得到提高。O-MMT的加入减弱了MWCNTs在基体中的团聚,使MWCNTs/O-MMT/EP的电导率降低。     

共聚物链结构对共聚型含氟聚酰亚胺薄膜性能的影响

以4,4'-二氨基-2,2'-双三氟甲基联苯(TFMB)、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)和3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)为反应单体,改变非含氟BPDA单体在二酐中的配比和加料方式制备出一系列共聚型含氟聚酰亚胺(PI)薄膜并表征和分析其性能,研究了共聚物链结构对其性能的影响。结果表明,BPDA单体的加料方式及其在二酐单体中的比例均影响薄膜的性能。共聚型含氟PI薄膜在室温下均溶于非质子极性溶剂,且在可见光范围内有较高的透光率。随着非含氟二酐单体BPDA含量的提高薄膜的光学性能略有降低而其热性能和力学拉伸性能提高。非含氟二酐单体占二酐单体的比例为68.97%的共聚型PI薄膜,在500 nm处的透过率达到96.01%;非含氟二酐单体占二酐单体比例为35.71%的共聚型PI薄膜失重10%的热分解温度为595.23℃,拉伸强度为100.98 MPa。同时,BPDA加料方式的改变对共聚型PI薄膜的光学性能、热学性能和力学拉伸性能均有不同程度的影响。     

新型三明治结构聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯-纳米Ag线/聚二甲基硅氧烷柔性应变传感器的制备与性能

为了提升柔性应变传感器性能，采用静电纺丝技术制备聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺丝膜后，将自制纳米Ag线(AgNWs)抽滤在PVDF静电纺丝膜表面，作为导电层。采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对导电层进行双面固化，制备了系列导电层中不同AgNWs含量的新型三明治结构的PDMS/PVDF-AgNWs/PDMS柔性应变传感器，并对其性能进行表征和分析。结果表明，静电纺丝膜的引入明显改善了PDMS/PVDF-AgNWs/PDMS柔性应变传感器的各项性能，减少了滞后现象，增加了传感器的灵敏度和可重复性，并大幅提升了使用寿命。当导电层中AgNWs质量为 0.030 g，应变达到10%时，PDMS/PVDF-AgNWs/PDMS柔性应变传感器灵敏度的传感系数可达143.85。对PDMS/PVDF-AgNWs/PDMS柔性应变传感器进行30天可重复试验后，在设定位移为5 mm、每天拉伸20次的条件下，PDMS/PVDF-AgNWs/PDMS柔性应变传感器的初始电阻值仅比初次试验时增加了约2 Ω，较最大位移时的电阻值可忽略不计。      

共聚法制备低热膨胀透明聚酰亚胺薄膜

针对含氟聚酰亚胺薄膜透明度高但热膨胀系数大的问题,以4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)为含氟二酐,4,4'-二氨基-2,2'-双三氟甲基联苯(TFMB)为原料,采用引入分子结构相对对称的刚性单体1,2,4,5-均苯四甲酸二酐(PMDA)进行共聚的方法合成了三种含氟比例不同的透明聚酰亚胺薄膜,编号为PI-1、PI-2、PI-3,作为对照,以PMDA和ODA(4,4-二氨基二苯醚)合成了PI-4,并对其性能进行了表征。热重分析表明,引入刚性单体共聚提高了含氟薄膜的热稳定性;介电测试显示,含氟薄膜的介电常数小于传统聚酰亚胺薄膜,PI-1的介电常数小于共聚薄膜PI-2和PI-3.;紫外-可见光谱图表明含氟聚酰亚胺薄膜的透光率明显大于传统薄膜,PI-1、PI-2、PI-3的截断波长分别为355 nm、360 nm和372 nm,黄色指数分别为6. 4、6. 9和8. 94,三种薄膜在波长500 nm处的透过率均超过90%;拉伸试验显示含氟聚酰亚胺薄膜的拉伸强度远低于传统聚酰亚胺,在添加部分刚性单体后,其力学强度有所增大;四种薄膜的热膨胀系数分别为14. 8×10~(-5)/℃、9. 9×10~(-5)/℃、5. 4×10~(-5)/℃和4. 0×10~(-5)/℃,随着PMDA含量的增加,薄膜的热膨胀系数明显降低。