论文部分内容阅读
聚酰亚胺是一种综合性能优异的聚合物材料,具有优良的机械性能、耐热性能和电学性能。随着现代科技的快速进步,传统的聚酰亚胺材料已经满足不了许多领域的需求。为满足对其高性能化、功能化的需求,国内外学者针对聚酰亚胺薄膜的改性做了大量的工作。在对聚酰亚胺（PI）改性的研究中,关注PI/SiO2纳米复合薄膜颇多,主要对改善薄膜的光学性能、机械性能、耐热性能和电性能等方面做了深入的研究。本文首先以均苯四甲酸二酐（PMDA）与4,4’-二氨基二苯醚（ODA）为原料,DMAc为溶剂,通过缩聚,生成聚酰胺酸溶液。然后以正硅酸乙酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了含有偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷（或不含有偶联剂）的一系列具有不同二氧化硅含量的PI/SiO2复合薄膜。同时,利用红外光谱、XRD、SEM表征了所得薄膜的化学结构和微观结构,利用热重分析仪测试了薄膜的热学性能,并利用弹簧秤和砝码,考察了复合薄膜的力学性能。结果表明,与未加入偶联剂的薄膜相比,加入偶联剂的复合薄膜中的SiO2纳米颗粒在PI基体中的分散更加均匀,其颗粒大小约为20-30 nm。并且所得复合薄膜的热稳定性高于纯PI,同时力学性能也得到明显的提高。其中,当SiO2纳米颗粒含量为10%时,制备的PI/SiO2复合薄膜具有最强的机械性能。第二,本论文还以化学沉积法制备了负有硫化镉量子点的微米级管状介孔二氧化硅（mSiO2）、微米级直链藻种属的双节筒状硅藻土颗粒。在此基础上,以柠檬酸为碳源,3-氨丙基三甲氧基硅烷（APS）为钝化剂,通过一步水热法在上述材料的表面进行了碳量子点（CDs）自组装,从而得到了一种集束式荧光微粒。然后,将其共混、均匀分散于聚酰胺酸的溶液中,采用薄膜流延成型技术制备了具有荧光特性的聚酰亚胺薄膜。采用红外光谱、XRD、SEM表征了该薄膜的化学结构和微观结构,并用荧光分光光度计（FL）测试了薄膜的荧光性能。结果表明,制备的CdS量子点和碳量子点在mSiO2以及硅藻土中分散均匀,CdS纳米颗粒尺寸约为3040 nm,具有优异的荧光性能。相比之下,以硅藻土为载体的荧光微粒（硅藻土@CdS@CDs）的荧光性能不如以mSiO2为载体的荧光微粒（mSiO2@CdS@CDs）。当它们被掺入聚酰亚胺薄膜中时,其荧光性能有所下降,如,PI/mSiO2@CdS@CDs的荧光性能不如mSiO2@CdS@CDs。此外,所得复合薄膜的力学性能随着无机组分含量的升高而变差。第三,以联苯四甲酸二酐（s-BPDA）与4,4-二氨基二苯醚为原料,使用乙酸酐作为脱水剂,三乙胺为催化剂通过均聚,制备了聚酰亚胺树脂。利用红外光谱、XRD、SEM观察了树脂的化学结构和微观结构,利用热重分析仪测试了树脂的热学性能。结果表明,所制备的联苯型聚酰亚胺树脂比薄膜具有更强的耐热性能,热分解5%的温度高达587?C。第四,为构建新型多功能聚酰亚胺复合材料,我们设计并制备了碳量子点包覆的磁性二氧化硅空心球。首先,使用官能化的聚苯乙烯微球作为模板,制备了具有均匀空腔尺寸和壳厚度的磁性二氧化硅空心球（MHSS）。在该材料中,磁性纳米颗粒是均匀地沉积在二氧化硅空心球外表面上的。获得的MHSS在室温下可表现出超顺磁性。接下来,在APS的辅助下,通过180℃下的水热反应,在MHSS表面上涂覆碳点,以合成涂覆有碳量子点的MHSS（MHSS@CDs）。随后,采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、X射线能谱分析、拉曼光谱和激光散射粒子分析仪等手段对MHSS和MHSS@CDs进行了表征。最后,初步考察了上述材料在医疗诊断上的应用。