【正文】 , 它具有優(yōu)良的機(jī)械、電、熱性能 , 被廣泛應(yīng)用于電工、微電子和機(jī)械化工等行業(yè) 。由于合成聚酰亞胺的單體種類多種多樣，聚酰胺化分熱環(huán)化和化學(xué)環(huán)化兩種，這樣，合成 途徑 便多 樣 ，可以制備 出一系列 不同結(jié)構(gòu)和性能的聚酰亞胺，結(jié)構(gòu)式如圖 所示 。太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1 1 前言 概述 聚酰亞胺 ( PI) 是一類以酰亞胺環(huán)為結(jié)構(gòu)特征的高性能聚合物材料 , 有十分穩(wěn)定的芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)，使其體現(xiàn)出其他高分子材料所無法比擬的綜合性能 [1]。 圖 聚酰亞胺分子式 Figure polyimide molecular formula 聚酰亞胺性能拔尖，具有多種途徑；且應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛 [1]。 又由于它良好的耐輻射性 , 在航空、航天等尖端技術(shù)領(lǐng)域也得到應(yīng)用。 2020 年美國 GE塑料集團(tuán)推出 Extem 系列熱塑性聚酰亞胺（ TPI）樹脂，這是一種 新型的 無定形聚合物 ， 性能卓越，可免除某些半結(jié)晶材料、酰亞胺類熱固性塑料和其它無定形熱塑性塑料的缺點(diǎn)。隨著我國航空、航天、電器、電子工業(yè)和汽車工業(yè)的發(fā)展 , 聚酰亞胺行業(yè)也將有較大的發(fā)展 [18] 。為解決這些問題并不斷開發(fā)聚酰亞胺新的性能及應(yīng)用領(lǐng)域，人們進(jìn)行了多方面的研究探索。包括聚酰亞胺與其它高分子材料的復(fù)合和聚酰亞胺與無機(jī)材料的復(fù)合兩部分。在功能材料方面正嶄露頭角，其潛力仍在發(fā)掘中。 PMR 法使用的是廉價(jià)的類劑。 概述 碳纖維是一種新型非金屬工程材料，它縣有高強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱、比重小和熱瞄脹系數(shù)小等優(yōu)異性能， 因此發(fā)展迅速。分析碳纖維的化學(xué)組成，其主要由碳和少量的氮、氧、氫等元素組成。因此，改善碳纖維的表面性能已成為提高碳纖維復(fù)合材料品質(zhì)的關(guān)鍵 [17]。以下對其簡單介紹： （ 1）氣相氧化法： 氣相氧化法是將碳纖維暴露在氣相氧化劑 (如空氣、 O3等 )中，在加溫、加催化劑等特殊條件下使其表面氧化生成一些活性基團(tuán) (如羥基和羧基 )。常用的液相介質(zhì)有濃硝酸、混合酸和強(qiáng)氧化劑等。液相氧化的處理時(shí)間和氧化溫度也會(huì)對處理效果產(chǎn)生顯著影響。 （ 4）等離子體氧化法： 等離子 體是具有足夠數(shù)量而電荷數(shù)近似相等的正負(fù)帶電粒子的物質(zhì)聚集態(tài)。 目前最常見的復(fù)合 表面處理法是氣液雙效法。 表 主要實(shí)驗(yàn)原料及生產(chǎn)廠家 Table main experiment raw material and production manufacturers 化學(xué)名稱（縮寫） 生產(chǎn)廠家 均苯四羧酸二酐（ PMDA） 廊坊格瑞泰化工有限公司 4,4’二氨基二苯醚（ ODA） 上海邦成有限公司 N甲基吡咯烷酮（ NMP） 濮陽邁奇科技有限公司 碳纖維 中科院山西煤化研究所 濃硝酸（ HNO3）（分析純） 西隴化工股份有限公司 表 主要設(shè)備及其型號(hào)、生產(chǎn)廠家 Table main equipment and its model, production manufacturers 儀器 型號(hào) 制造廠家 精密電動(dòng)攪拌器 威爾 JJ1 型 蘇州威爾實(shí)驗(yàn)限公司 真空氣氛箱式電爐 CQ210E 洛陽純青爐業(yè)有限司 電熱鼓風(fēng)干燥箱 DHG9030A 上海一恒科技有限司 熱失重儀 HCT1 北京恒久科學(xué)儀器廠 偏光顯微鏡 上海蔡康光學(xué)有限公司 XPR500D 數(shù)字涂層測厚儀 CM8825 廣州蘭泰儀器有限公司 廣角 X 射線衍射儀 丹東通達(dá)儀器有限公司 TD300 萬能材料試樣機(jī) WES5 長春試驗(yàn)機(jī)廠 紅外光譜測試儀 Tensor27 天 津市科器高新公司 實(shí)驗(yàn)流程 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 工藝流程圖見圖 。在三口燒瓶中先加入 NMP 后加入 ODA，在冰浴條件下攪拌使 ODA溶于 NMP 后，再加入PMDA（注意加藥品時(shí)，藥品不要盡量要直接加入溶劑中，不要粘在瓶壁或攪拌桿上，藥品要盡量加干凈。 碳纖維的包覆 量取 15mL 高粘度的用于包覆 CF 的 PAA 并用 NMP 將其稀釋到 5%，將其加入到三口燒瓶，攪拌幾分鐘，之后稱取適量的已剪過的 CF 加入到三口燒瓶中，繼續(xù)攪拌 30min，太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 使 CF 分散均勻后，在三口燒瓶中通入保護(hù)氣流，加冷凝回流裝置，用加熱套對三口燒瓶加熱至 180℃并恒溫 3h。 碳纖維的直接涂覆 將沒剪過的 CF 取出 薄薄平鋪于干凈的表面皿中，將 高粘度 PAA 用 NMP 溶劑稀釋至 5%， 一只手?jǐn)Q住 CF 一端， 用玻璃棒直接取高粘度 PAA 反復(fù) 涂于 CF上，放于烘箱中50℃ 干燥后將其剪成 2— 3mm 裝好備用。 將聚酰胺酸 /碳纖維復(fù)合薄膜轉(zhuǎn)移至 真空氣氛箱式電爐中，以 5℃ /min 從常溫開始升溫至 300℃，并保溫 10min，待溫度降至 150℃時(shí)取出膜 。薄膜分別記為： PIH， PIM，PIL； PAAH， PAAM， PAAL； CF(0)， PAA。 （ 2）復(fù)合薄膜中填料的添加量 15mL 的 PAA 的初始原料 ODA 和 PMDA 的總質(zhì)量為 ，向 PAA 中加入 %的處理過的 CF 加入質(zhì)量為 %=，所有樣品 所加的 CF都 是 %。 表 特征基團(tuán)的吸收帶 Table Watch the absorption groups with characteristics 基團(tuán)名稱 吸收帶波數(shù) cm1 酰亞胺基團(tuán) CON 1780 1380 720 酰胺基團(tuán) CONH 3230 3400 1570 羧基 (COOH) 1680 據(jù)文獻(xiàn) 報(bào)道 [1]，芳香酰亞胺的吸收帶主要表現(xiàn)在： 1780cm1 以及 1716 cm1 亞胺環(huán)上羰基的不對稱和對稱伸縮振動(dòng)峰， 1380 cm1亞胺環(huán)上 CN 的伸縮振動(dòng)峰， 725 cm1亞胺環(huán)羰基的彎曲振動(dòng)峰。 由于波數(shù)為 1380cm1 亞胺基團(tuán)特征吸收譜帶不受氫鍵的干擾影響，出峰尖銳，便于取值，因此也 可以以 1380 cm1（ CN伸縮）作為聚酰亞胺的特征吸收峰，以 1500 cm1（苯環(huán)骨架振動(dòng)）作為內(nèi)標(biāo)峰，按照公式 計(jì)算酰亞胺化程度。 X 光源為 CuKα (λ =)， Ni 過濾，測試條件為室溫，操作電壓 30KV 2OmA，發(fā)散狹縫為 1176。 ，以 度 /秒的速度進(jìn)行掃描。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 5 10 15 20 2502004006008001000PI 模量PI 斷裂伸長率PI 抗拉強(qiáng)度940%1020%1090%PI H PI M P IL B C D 圖 不同分子量 PI包覆 CF 復(fù)合薄膜拉伸性能 Figure different molecular weight PI coated CF the tensile properties of posite films 5 10 15 20 2502004006008001000 PAA 模量PAA 斷裂伸長率PAA 抗拉強(qiáng)度985%940%1020%PA AH PA AM P AA L B C D 圖 不同分子量 PAA 涂覆 CF 復(fù)合薄膜拉伸性能 Figure different molecular weight PAA coating CF the tensile properties of posite films 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 5 10 15 20 250100200300400500600700800CF( 0) PA A模量斷裂 伸長率抗拉強(qiáng)度570810 B C D 圖 只加硝酸處理的 CF 的膜及純 PAA 的膜的拉伸性能 Figure just add nitric acid treatment of the film and the CF pure PAA of the tensile properties of the film 復(fù)合薄膜的力學(xué)性能示意圖如圖 、 、 所示。而對于 斷裂伸長率總體 均有下降的趨勢，且與拉伸強(qiáng)度有正相關(guān)關(guān)系 。 50 100 150 200 250 30060708090100Quality retention rate（%）Temperature（ ℃） 圖 聚酰胺酸薄膜 5℃ /min 的熱失重曲線 polyamide acid film the min/thermogravimetric curve 下圖 為 純 PAA 薄膜在 5℃ /min 升溫速率下的熱失重曲線。 NMP是極性溶劑，化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有羰基，太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 水也是極性分子，兩者形成氫鍵， 由 于溶劑與聚酰胺酸上的 NH和 OH 形成了配合物，溶劑揮發(fā)時(shí)這些氫鍵會(huì)斷裂，但又由于兩種氫鍵強(qiáng)度不同，與 NH 形成的配合物要比與 OH形成 的配合物分解的快。 (3) 后期階段：當(dāng)酰亞胺化溫度高于 210℃時(shí)， 失重率比較低， 質(zhì)量損失低于 4%，其質(zhì)量損失主要是薄膜靠近空氣面的少量溶劑分子揮發(fā)。這就體現(xiàn)出在聚酰胺酸向聚酰亞胺轉(zhuǎn)變過程中，分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力與溶劑含量和酰亞胺化程度直接相關(guān)，從而決定了最