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聚酰亚胺(PI)薄膜是一种综合性能优异的工程塑料,具有优异的电气性能、机械性能、耐高温性能和耐溶剂性能,广泛应用于航空航天、电子电气和信息产业等领域。由于PI具有较高的电阻率(1015~1020Ω),在使用过程中由于摩擦、接触等原因,容易电荷积累产生表面静电,使其在电子电工领域,给材料加工和应用带来限制。因此,要使PI薄膜在电子工业领域得到更好的应用,有必要对其进行抗静电改性。 为此,本文以导电聚苯胺(PANI)和炭黑(CB)为填料,以聚酰亚胺为基体制备了一系列抗静电薄膜。具体的工作内容如下: (1)以导电聚苯胺为导电填料,通过原位聚合的方法制得具有良好抗静电性能、抗击穿性能强的PANI/PI复合薄膜。利用红外光谱分析仪FT-IR分析聚合物主要官能团和复合薄膜的亚胺化程度,采用绝缘电阻测量仪、程控耐压测试仪、电子万能试验机、热机械分析仪,研究了复合薄膜的表面电阻和体积电阻、击穿性能、力学性能和热性能。结果表明:当复合溶液中聚苯胺加到15%时,复合薄膜抗静电效果较好,表面电阻率为1010Ω,同时保持PI所具有的良好的力学性能。 (2)采用原位聚合的方法制备抗静电聚酰亚胺(PI)复合薄膜,以导电炭黑(CB)和聚苯胺(PANI)作为导电改性剂,研究了不同配比下CB与PANI对复合薄膜电性能的影响;通过电镜观察其形貌,同时进行了热重和力学性能分析。结果显示:当PANI和CB的比例为1∶2和1∶4时表面电阻率值分别是1.17×108Ω和1.47×106Ω达到抗静电的最佳要求;热重分析显示PANI/CB/PI抗静电复合材料呈现出较高的热稳定性,当PANI和CB比为1∶2时热稳定性最好,热失重为5%时,热分解温度从434℃(PANI/PI)升到506℃提高了16%;电镜分析证明三元体系的粒子分散和连续性要比二元体系的好;力学性能显示随着CB含量的增加拉伸强度有所增加,弹性模量也有所增加,尤其在PANI和CB的比例为1∶2和1∶4时变化最明显。 (3)采用薄膜积层法制备出抗静电效果呈梯度变化的梯度材料,与单层复合薄膜对比,考察了所制备材料的电性能,层与层之间的粘结情况,表面粒子分散情况及材料的热稳定性能。结果表明:PI抗静电梯度材料底层保持很好的绝缘性能,表面层表面电阻率降到106Ω达到抗静电最佳效果,电镜图中显示,层与层之间能够较好的结合在一起。同时也可以看出,粒子间分散较均匀,不同层之间粒子的分散度不同,呈递增趋势,没有明显的团聚现象,并具有良好的热稳定性能。