碳纳米管和石墨烯增强PEI复合材料的制备与性能研究.pdf

中图分类号： 单位代码：11414
学 号：2013216062








题 目 碳纳米管和石墨烯增强 PEI 复合
材料的制备与性能研究
学科专业 材料科学与工程
研究方向 功能及特种高分子材料
硕 士 生 石传明
指导教师 周琼（教授）




入学时间：2013 年 9 月 论文完成时间：2016 年 5 月
摘 要
摘 要
随着航空航天业的发展，对聚酰亚胺复合材料的要求也越来越高。碳纳米粒子
增强聚醚酰亚胺（PEI）复合材料是获得高性能聚酰亚胺类材料的重要手段。碳纳
米粒子比表面积大，理论强度和模量高，特别是具有一维结构碳纳米管和二维结构
的石墨烯，更是体现出了优异的综合性能。为了增强碳纳米粒子与基体的亲和力，
增加碳纳米粒子的分散性，需要对碳纳米粒子进行改性。由于聚醚酰亚胺加工温度
高，对改性碳纳米粒子的耐热稳定性具有较高的要求。因此，本文选用 4,4-二氨基
二苯醚（ODA）和均苯四甲酸酐（PMDA）改性的碳纳米粒子改性 PEI，具体研究
如下：
（1）本文对碳纳米管进行酸化，利用改性 Hummers 法制备氧化石墨烯。利用
乙二胺、4,4-二氨基二苯醚和均苯四甲酸酐接枝碳纳米粒子。利用红外、热稳定性
等对碳纳米粒的结构和性能进行了表征。发现碳纳米粒子的热稳定性获得了很大
的提高。
（2）利用熔融共混的方式制备聚醚酰亚胺/碳纳米粒子复合材料，研究了碳纳
米粒子对复合材料力学性能、动态力学性能、电导性、耐热性、分散性等性能的影
响。接枝后的碳纳米粒子能够明显的提高复合材料的力学性能，增加复合材料的储
能模量，明显改善复合材料的电导性，复合材料的热稳定性略有下降。
（3）4,4-二氨基二苯醚改性的碳纳米粒子对复合材料的作用更加明显。对拉伸
强度、储能模量增幅更大，对电导率提高最多，对热稳定性的影响最小。

关键词：聚醚酰亚胺；碳纳米粒子；表面改性；分散性；增强

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ABSTRACT
Preparation and Properties of Carbon Nanotubes and Graphene
Reinforced PEI Composites
ABSTRACT
With the development of aerospace industry, the requirement of polyimide
composites is higher and higher. Carbon nanoparticle reinforced polyetherimide (PEI)
composite is an important method to obtain high performance polyimide materials. The
specific surface area of carbon nanoparticles is large, the theoretical strength and modulus
of carbon nanoparticles are high, especially the carbon nanotube with one dimensional
structure and graphene with two-dimensional structure, which shows the