【正文】 晶 的能力增強 ， 從而增強了薄膜內部分子的有序排列， 進而影響了 PI基材分子的聚集態(tài)結構和力學性能。另外，在較寬的峰形上，局部存在較小的明顯衍射峰，說明試樣中的晶相不是很完整，分析原因，可能是聚酰亞胺粉末本身就是晶體，分散在基材中，會對碳纖維誘導結晶起到一定的阻礙作用，使碳纖維誘導的晶體形成不完全 。在碳纖維的周圍可以清晰地看到發(fā)亮的白光，分析為碳纖維誘導的晶體結構， 有的 不是黑十字消光球晶，可能是一種半晶或是有缺陷的晶體結構。而這兩種方法處理的比只經(jīng)硝酸處理的 CF 分子鏈取向度更明顯，取向度更高。碳纖維表面也都有溝壑，并部分被聚酰亞胺所包覆，可想而知，包覆碳纖維的聚酰亞胺和基材之間的相容性會很好，從而提高了碳纖維與 基材間的界面結合。 同聚酰亞胺（用于包覆 和涂覆碳纖維 ）分子量的復合薄膜 的掃描電鏡圖片 如圖 所示。 由布拉格公式可知， 隨著包覆的 PAA 分子量增加 ， PAA 誘導結晶的能力增強，取向結晶強度變強， 有序結晶結構增多。而橫向結晶面比 (a)還寬， 這可能是 產(chǎn)生橫向結晶的綜合因素很多，它對分子鏈有序度的作用應視具體情況而定，而與單方面與包覆 CF 的 PI 分子量的關系不是很大。 PI 粉末本身就是一種細小的晶體，可以提高聚酰亞胺復合材料的結晶程度，從而提高其復合薄膜的力學性能；另外， 包覆碳纖維的聚酰亞胺與復合材料的基材聚酰亞胺之間具有很好的粘結性，同樣提高了其力學性能。由 前兩組橫向對比可知 ， 包覆處理和涂覆處理 CF 制的復合薄膜 隨著包覆分子量 降低分子鏈的取向依次降低 ，碳纖維誘導結晶越來越 不 明顯。如圖 ，在不同的溫度下， 1375 cm1附近譜帶明顯地逐漸加強。 (3) 后期階段：當酰亞胺化溫度高于 210℃時， 失重率比較低， 質量損失低于 4%，其質量損失主要是薄膜靠近空氣面的少量溶劑分子揮發(fā)。 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。 太原工業(yè)學院畢業(yè)論文 14 5 10 15 20 2502004006008001000PI 模量PI 斷裂伸長率PI 抗拉強度940%1020%1090%PI H PI M P IL B C D 圖 不同分子量 PI包覆 CF 復合薄膜拉伸性能 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 復合薄膜的力學性能示意圖如圖 、 、 所示。 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。 表 特征基團的吸收帶 Table Watch the absorption groups with characteristics 基團名稱 吸收帶波數(shù) cm1 酰亞胺基團 CON 1780 1380 720 酰胺基團 CONH 3230 3400 1570 羧基 (COOH) 1680 據(jù)文獻 報道 [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峰， 1380 cm1亞胺環(huán)上 CN 的伸縮振動峰， 725 cm1亞胺環(huán)羰基的彎曲振動峰。薄膜分別記為： PIH， PIM，PIL； PAAH， PAAM， PAAL； CF(0)， PAA。 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%， 一只手擰住 CF 一端， 用玻璃棒直接取高粘度 PAA 反復 涂于 CF上，放于烘箱中50℃ 干燥后將其剪成 2— 3mm 裝好備用。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，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。 目前最常見的復合 表面處理法是氣液雙效法。液相氧化的處理時間和氧化溫度也會對處理效果產(chǎn)生顯著影響。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 (如羥基和羧基 )。分析碳纖維的化學組成，其主要由碳和少量的氮、氧、氫等元素組成。 PMR 法使用的是廉價的類劑。包括聚酰亞胺與其它高分子材料的復合和聚酰亞胺與無機材料的復合兩部分。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] 。 又由于它良好的耐輻射性 , 在航空、航天等尖端技術領域也得到應用。太原工業(yè)學院畢業(yè)論文 1 1 前言 概述 聚酰亞胺 ( PI) 是一類以酰亞胺環(huán)為結構特征的高性能聚合物材料 , 有十分穩(wěn)定的芳雜環(huán)結構，使其體現(xiàn)出其他高分子材料所無法比擬的綜合性能 [1]。 國內外發(fā)展狀況 20 世紀 60 年代初杜邦公司推出的 Kapton 聚酰亞胺薄膜 (PMDA ODA 型 ) , 它具有優(yōu)良的機械、電、熱性能 , 被廣泛應用于電工、微電子和機械化工等行業(yè) 。 我國對聚酰亞胺的研究開發(fā)始于 1962 年 , 目前研究開發(fā)已形成了合理的結構和布局 , 生產(chǎn)能力已達 700 t / d。（ 3）復合改性。 （ 2)聚合工藝：目前所用的目前使用的二部法、一步法工藝都使用高沸點溶劑，非質子極性溶劑價格較高還難以除盡，最后都需要高溫處理。由于碳纖維表面有很多空隙、凹槽、雜質等，對制成碳纖維復合材料的質量帶來很大影響。也有采用兩種或兩種以上表面處理法，先后或同時對碳纖維進行表面處理，稱之為復合表面處理法。研究表明 [17]：用強氧化劑溶液氧化，對纖維本身強度損傷不大，但氧化效果不顯著。 （ 6）復合表面處理法： 復合表面處理是指通過幾種普通表面處理法先后處理碳纖維，集各處理方法優(yōu)點于一體的處理方法?？紤]到二元酐極易水解，本實驗實際稱料應讓二元酐稍微過量，以保證二元胺比二元酐的比例靠近 1:1，以能合成高粘度的 PAA。 按以上方法將中、低分子量的 PAA 將 CF進行 沉析 包 覆。將涂覆有薄膜的玻璃片浸入水中，從玻片上取下薄膜，擦干備用。 在 PI 的紅外譜圖分析中，幾種基團的吸收譜帶的波數(shù)列于表 。 （ 2）廣角 X射線衍射儀測試 PI/CF 復合薄膜的聚集態(tài)結構 用廣角 X射線衍射儀（ WAXD）對 PI/CF 復合薄膜的聚集態(tài)結構進行考察。 3 結果與討論 聚酰亞胺 /碳纖維復合薄膜的力學性能 各組復合薄膜的拉伸性能如圖 、 、 所示 。 太原工業(yè)學院畢業(yè)論文 16 復合薄膜的聚集態(tài)結構演變 熱失重分析 聚酰胺酸薄膜 5℃ /min 的熱失重曲線 如圖 所示。 這中緩慢有助于分子鏈的運動、有序排列。 1375 cm1譜帶代表酰亞胺的環(huán)狀結構的伸縮振動，而 725 cm1譜帶由芳香酰亞胺的 C=O 彎曲振動產(chǎn)生的。 太原工業(yè)學院畢業(yè)論文 19 (a)PIH (b)PIM (c)PIL (d)PAAH (e)PAAM (f)PAAL (g)CF（ 0） 圖 各組 聚酰胺酸 /碳纖維復合薄膜的偏光照片 Figure track all kinds of polyamide acid/carbon fiber posite film the polarization photos 各組 PI/CF復合薄膜的偏光顯微鏡的照片 所示。共混時， CF表面散落下的部分 PI粉粒 與碳纖維在復合材料中均勻分布，起到了增強力學性能的作用。