Структурни формули на елементарни единици на полиимидите (PI), използвани в настоящото разследване. а) PMDA-ODA (PI с повтаряща се единица на базата на пиромелитичен дианхидрид (PMDA) и оксидианилин (ODA)); (b) DPhO-BAPS (PI с повтаряща се единица на база 2,3,3 ′, 4′-дифенил етер тетракарбоксилна киселина дианхидрид (дианхидрид DPhO) и 4,4′-бис (4 ″-аминофенокси) бифенил сулфон (диамин BAPS)).

пълнотекстови

Индекси на термична стабилност τ 5 и τ 10 на нанокомпозитите DPhO-BAPS-CeO2 с различно съдържание на нанопълнителя.

Сканираща електронна микроскопия (SEM) изображения на (a) девствена матрица DPhO-BAPS; (b) нанокомпозит на основата на DPhO-BAPS, легиран с CeO2/CNC (въглеродни нанокони) (3 об.%); в) нанокомпозит на основата на DPhO-BAPS, легиран с CeO2/CNF (въглеродни нановолокна) (3 об.%); (г) девствен CeO2 на прах.

Модели на рентгенова дифракция (XRD) на (a) девствен CeO2 прах и (b) DPhO-BAPS матрица, както и неговите нанокомпозити с различни комбинации от наночастици.

Модели на рентгенова дифракция (XRD) на (a) девствен CeO2 прах и (b) DPhO-BAPS матрица, както и неговите нанокомпозити с различни комбинации от наночастици.

Криви на анализ (TGA) на (a) проби, базирани на DPhO-BAPS; (б) Проби, базирани на PMDA-ODA.

Криви на термомеханичния анализ (TMA) на PMDA-ODA и съответните нанокомпозити.

TMA криви на DPhO-BAPS и съответните нанокомпозити (вложката показва термичното поведение на пробите при малки деформации).

Криви на напрежение-деформация на пробите: (а) състави на основата на PMDA-ODA; (b) Състави, базирани на DPhO-BAPS.

Резюме

20 ° C, 10% загуба на тегло до 533 ° C), но също така неговата твърдост се е увеличила с повече от 10% (модул на Йънг до 2,9–3,0 GPa) в сравнение с матричния PI. В случай на PI без сулфонови групи, бинарните пълнители увеличават твърдостта на полимера над температурата му на стъкло преминаване, като по този начин разширяват работния му температурен диапазон. Обсъдени са механизмите на тези явления. По този начин, това проучване може да допринесе за проектирането на нови композитни материали с контролируема и подобрена функционалност.

1. Въведение

2. Материали и методи

2.1. Материали

20 тегл.% Въглеродни конуси,

70 тегл.% Въглеродни дискове и

10 тегл.% Сажди (примеси).

2.2. Подготовка на филми

2.3. Техники за характеризиране

3. Резултати и дискусия

3.1. Оптимизиране на състава

3.2. Изследване на структурата и морфологията

5.7 нм. XRD моделът на PI показва широк дифракционен пик в резултат на дифузно разсейване върху аморфния полимер. Този единичен пик остава в дифракционните модели на всички нанокомпозити. Това предполага, че включването на наночастици в PI не е променило аморфната структура на DPhO-BAPS.

3.3. Термични свойства

30 ° С; виж таблица 1), докато PI без сулфонови групи губи своята термична стабилност (τ 10 от PMDA-ODA намалява със 70 ° C).

3.4. Термомеханични свойства

3.4.1. Композиции, базирани на PMDA

3.4.2. Композиции, базирани на DPhO-BAPS

20–25 ° C над T g, относителното движение на макромолекулните вериги като цяло става толкова лесно, че полимерът започва да „тече“ (съответните температури се обозначават с T fl). Такова пластично поведение на DPhO-BAPS се обяснява с неговата надмолекулярна структура, а не със структурата на отделните му макромолекули. Въпросът е, че за разлика от предполимерите на много други ароматни PI, този на DPhO-BAPS запазва своята истински аморфна структура с нередовно опаковани макромолекулни намотки (присъщи на течен разтвор) при преминаване в кондензирано състояние [41]. Такава структура частично остава в получения PI след процеса на втвърдяване. Това улеснява прехода в пластмасово състояние с повишаване на температурата.

3.5. Механични свойства

3 тегл.%). Като се вземат предвид кривите на напрежение-деформация както на PMDA-ODA, така и на DPhO-BAPS нанокомпозитите, пълни само с наноцерия, заедно с техните TGA криви (вж. Фигура 5) и TMA данни (таблица 2; таблица 3), може да се заключи, че не съществуват силни взаимодействия между полимерните матрици и наноцерия, поне при стайна температура. Освен това такова голямо количество нанонапълнител може да причини образуването на инертни материали, които, действайки като концентратори на напрежение, могат да влошат механичните свойства на материала.