碳纤维/聚酰亚胺复合材料的合成及其性能研究

以均苯四羧酸二元酐-4,4’-二氨基二苯醚(PMDA-ODA)型聚酰亚胺为研究对象,加入不同含量和不同长径比的表面处理之后的碳纤维(CF),采用直接法制备聚酰亚胺/碳纤维(PI/CF)复合薄膜。热酰亚胺化时采用的升温工艺条件:以5℃/min的升温速率从室温升至300℃,恒温30 min。通过各种表征手段,对比讨论碳纤维添加量和长径比对复合薄膜的影响。对制备的PI/CF复合薄膜进行偏光、红外、XRD、拉伸测试。实验结果表明:碳纤维的加入可以诱导聚酰亚胺分子结晶;聚酰亚胺薄膜的聚集态结构和性能受碳纤维的添加量,长径比等的影响。随着碳纤维含量的增加复合薄膜的力学性能先随之增强后又减弱。因此,碳纤维含量过多或过少都不利于增强复合薄膜的力学性能及复合薄膜规整结晶结构的形成。碳纤维长径比越大有助于复合薄膜的力学性能的提高;当添加量为3%时所制备的复合薄膜的聚集态结构较为规整,结晶程度较高,拉伸性强度为96.37 MPa,弹性模量为1 949.97 MPa,断裂伸长率为5.914%。