聚酰亚胺杂化材料的制备及性能研究(5)
1.5.2.2 含硅PI材料
含硅PI材料通过将硅氧烷引人PI分子链主链中而得到，硅氧烷是一种柔性基团，硅氧烷的引入会使PI分子链的柔顺性增强，使得共聚物具有优良的热稳定性和力学性能，并且变得可溶，易加工而且还能提高材料的韧性，降低 ，加宽材料的使用 温度范围，改善材料的黏结性能此外，聚酰亚胺的抗冲击性能耐湿性和表面性能也因硅氧烷的引入而得到明显的改善硅氧烷的引入明显地改善了聚酰亚胺的施工性能，但是这也使得其耐温性和热氧化稳定性有所下降。含硅PI的种类主要包括含硅酸盐的PI、二甲基硅氧烷PI和聚硅氧烷PI等。二甲基硅氧烷PI是非常重要的一类，通常利用溶胶—凝胶法，将二苯基二甲氧基硅烷引人到聚酰胺酸前驱中，再经水解、缩合、成膜和热亚胺化过程，最终制备得到复合材料。二甲基硅氧烷能较好的与PI的相容，当在PI集体中添加较高含量的硅氧烷时，PI基体中会形成硅氧烷无定形区并形成交联网络结构，这会导致PI结晶性的降低，最终使复合材料的柔韧性得到提高。同时复合材料保持了PI赋予的优异性能。
1.5.2.3 PI/无机纳米复合材料
无机纳米粒子是处于宏观物体和一般分子尺寸间的亚稳态中间物质，平均粒径小于100nm。纳米粒子具有表面效应、小尺寸效应、量子化效应等优良的性能而引起普遍关注，PI具有高热稳定性和Tg有助于稳定纳米材料在基体中的分散性，使粒子不易聚集，可使纳米粒子与基体形成新的网络结构。PI/无机纳米粒子复合材料不仅兼具无机材料和有机材料的特性，如把无机材料的耐性、高温热稳定性、低热膨胀系数和有机聚合物良好的韧性、延展性和可加工性等优点综合到单一材料中，将大幅度改善材料的物理化学性质，而且由于纳米尺度的分散性，大大增强了界面相互作用，往往使材料既增韧又增强。目前，常用于PI材料改性的无机纳米粒子有纳米CaCO3、纳米TiO2、纳米SiO2、纳米Al2O3、纳米水滑石、纳米ZnO等。用这些纳米粒子对PI进行改性后制得的复合薄膜的力学性能、热膨胀系数、热导率和气体分离性能等都有较大改善。
研究表明[16]增加复合材料中无机颗粒的含量，能提材料的高弹性模量，但回事断裂伸长率有一定程度的下降。
1.5.2.4 PI/纤文复合材料
PI/纤文复合材料是一类新型复合材料，其组成一般包含PI基体、增强纤文和添加剂三部分。常用起增强作用纤文有：碳纤文、玻璃纤文、石墨纤文，纤文具有非常好的机械强度能赋予复合材料优异的力学性能。常用的添加剂有：四氟乙烯、石墨和二硫化钼等，其在复合材料中的主要作用是提高的复合材料自润滑性能和优良的耐磨耗。
碳纤文（CF）以其高比强度、耐磨损、耐疲劳、热膨胀系数小，以及自润滑性好等优异性能成为近年来最重要的增强材料之一。在PI中添加一定组分的CF，材料的力学性能、耐高温性能及摩擦性能均有显著提高，但纤文的表面性质、质量分数及纤文分布对复合材料的力学性能有着非常重要的影响。另外， 还发现复合材料的拉伸、弯曲强度均随着CF用量的增大而升高。张德庆等[17]研究了碳纤文(CF)表面接枝处理对(PMR)型PI基复合材料界面性能的影响，研究的显示，碳纤文经过合适单体表面接枝处理后，复合材料的拉伸强度、界面强度、界面韧性和层间的剪切强度等性能都有较大提升。 相对于模压成型方法， 注塑成型可获得更高强度的复合材料。研究表明， 随着温度升高，分子链相对滑移能力增强，体现出良好的自润滑特性，复合材料的摩擦系数和磨损率均有所下降，而载荷、速度及其交互作用对材料摩擦磨损行为影响不显著。PI /CF复合材料具备了高强度、高模量、耐高温、耐辐射且质轻的综合性能，因而特别适用于军事和航天领域如制造航天发动机的涡轮叶片等。玻璃纤文（GF）具有优良的力学性能、较好的耐热性、良好的介电性能，是雷达罩等复合材料制品中最常用的增强体。PI/GF复合材料综合了PI和GF各自的优点，可作为大功率、耐高温、透波复合材料而获得应用。嵌段共聚PI，利用膜熔渗与层压法制备了一系列嵌段共聚PI/GF复合材料。结果表明， 理论分子量为2. 4万~ 3 万、刚性段含量为33.33%的嵌段共聚PI与GF具有良好的界面粘结性，并且该复合材料力学性能也好。PI/石墨纤文复合材料具有优异的力学性能、耐高温性、透波性和优良的介电性，一般用于制造雷达天线罩和高速巡航导弹。
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