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纳米Al2O3掺杂聚酰亚胺薄膜的热老化寿命估算

作　者: 柳长富
导　师: 周浩然
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚酰亚胺 纳米Al2O3 热老化寿命 偶联剂
分类号: O633.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着聚酰亚胺(PI)材料在航空航天、海洋、电子等高性能领域的应用日益广泛，由于聚酰亚胺在某些领域上的不可替代性，越来越多的学者针对PI的力学、电学以及热学性能等展开更加深入的探讨和研究。众所周知，聚酰亚胺材料是目前应用耐热等级最高的高分子材料，但在特定环境使用也存在老化问题。这一问题一直备受人们的关注，如何采取有效措施阻止聚酰亚胺材料的老化过程，以及如何能够准确的估算出高分子材料的长期使用热老化寿命成为如今的一个重点话题。无机纳米粒子以高分子聚合物所不及的耐高温、耐腐蚀以及耐磨擦等诸多优点受到人们的关注，越来越多的学者正不断的尝试利用无机纳米粒子掺杂高分子聚合物来提高材料各方面的性能。纳米粒子掺杂聚酰亚胺薄膜便是其中之一，人们发现掺杂后的PI薄膜在力学、热学以及电学性能都有所提高。但复合材料所具有的高性能绝不是简单的各组份性能的叠加，而是在保持原有各个组份的优越性能的基础之上，每个组份之间的相互协同作用而产生的出的综合性能。纳米粒子学科的诞生为复合材料今后的发展方向和新型材料的制备添加了新的内容以及奠定了坚实的基础。本文采用TG分析法对自制的纳米Al2O3/PI杂化薄膜的热稳定性进行分析，依据热力学理论，采用各种计算方法对其热分解动力学进行计算。通过对动力学反应计算方法的优缺点的分析，最终选取半衰期法和Coats-Redfern方法计算热分解动力学参数，计算出反应级数n、活化能E和碰撞因子A；确定三大参数后，计算出纳米Al2O3掺杂含量为4wt%、8wt%、12wt%、16wt%、20wt%、24wt%、28wt%、32wt%的纳米Al2O3/PI杂化薄膜的热老化寿命温度。在掺杂量12wt%时，长期使用上限温度最大值分别为：332℃（空气），377℃（氮气）。且通过对Kapton100CR膜的估算值和实际值的比较，确定了Coats-Redfern法是快速估算PI杂化薄膜长期使用下热老化寿命温度的可靠方法之一。

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 杂链聚合物 > 链上含氮的聚合物 > 聚酰胺
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