摘要: 聚酰亚胺(PI)作为一种绝缘材料被广泛的应用于生活和工业中，相比于其他电气绝缘材料，其具有突出的力学性能、较高的电击穿强度、耐高温和耐低温性能。通过添加纳米填料制备PI复合材料，则有望进一步提高其力学和电学性能，更好地应用于电气绝缘领域... 展开 聚酰亚胺(PI)作为一种绝缘材料被广泛的应用于生活和工业中，相比于其他电气绝缘材料，其具有突出的力学性能、较高的电击穿强度、耐高温和耐低温性能。通过添加纳米填料制备PI复合材料，则有望进一步提高其力学和电学性能，更好地应用于电气绝缘领域。 本文采用高温煅烧三聚氰胺后超声分散制备了氮化碳纳米片(CNNS)，并采取水热法和聚多巴胺包裹的方法增加氮化碳表面的基团以提高其在聚合物基体分散性，得到两种改性氮化碳即水热法改性氮化碳(HCNNS)和聚多巴胺包裹氮化碳(DCNNS)。红外分析表明改性的成功，即HCNNS上增加了羟基的含量和DCNNS上增加了氨基含量。用热亚胺化原位聚合法制备了复合薄膜。以邻苯二甲酸二酐(PMDA)和4，4-二胺基四苯醚(ODA)为原料，在N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂中加入填料制备了聚酰胺酸(PAA)溶液。经热亚胺化制备得到了CNNS/PI、HCNNS/PI和DCNNS/PI三个系列的复合膜。 CNNS/PI复合薄膜对比于纯PI薄膜，力学性能和电学性能都略有提高。SEM分析结果显示，当CNNS含量低于0.75wt％时，CNNS能够较为均匀地分散在PI基体中，但是当CNNS含量达到0.75wt％后，复合膜中出现了填料粒子团聚现象以及孔洞的形成。与PI薄膜相比，CNNS/PI复合材料的力学性能得到明显改善:加入0.75wt％CNNS后，CNNS/PI复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了约45％和10％。电学性能方面，CNNS/PI复合材料的介电损耗比PI有所降低，同时，当CNNS的含量为0.5wt％时，复合材料的击穿强度达到最大值203kV/mm，比纯PI的击穿强度提高了15％。 HCNNS比CNNS分散性更好，且HCNNS/PI的电学性能和力学性能比CNNS/PI提升更加明显。通过SEM分析可以看到，相比与CNNS，HCNNS可以更好的分散在PI基体中，只有当HCNNS含量达到1wt％时才开始出现团聚现象。力学性能方面，HCNNS/PI复合薄膜的断裂伸长率比PI提高了100％。电学性能方面，HCNNS/PI复合膜的介电损耗仍然保持在较低的数值(＜0.006)，击穿强度最高则达到280kV/mm，比纯PI提高了约60％。 DCNNS比CNNS分散性更好，且DCNNS/PI的电学性能和力学性能比CNNS/PI提升更加明显。DCNNS/PI复合薄膜中，DCNNS在PI基体中分散良好，复合膜的断裂伸长率比PI提高了约120％。这是由于DCNNS与PI基体的相容性较CNNS或HCNNS更好，从而使复合膜的断裂伸长率大幅提升。电学性能方面，DCNNS对PI复合膜的介电常数和击穿强度的提升比CNNS和HCNNS更为显著。在击穿强度达到最大后(297kV/mm)，其下降幅度也明显小于加入CNNS和HCNNS的PI复合薄膜。说明DCNNS表面的酚羟基和氨基使其更好的分散在PI基体中，从而不会导致DCNNS和PI之间出现过大的孔隙，击穿电压不致降低过于快速。 收起