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聚酰亚胺是主链含酰亚胺环的聚合物,其结构使其具有优异的耐热性能、力学性能、介电性能等,被广泛应用于航空航天、气体分离膜、微电机、传感器等领域。 目前聚合物电容性能的研究主要集中在聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等具有导电性能的聚合物上,而聚苯胺、聚吡咯等导电聚合物的耐高温性能差、强度低。因此如何将具有优异耐高温性能和良好力学性能的聚酰亚胺应用到电容方面是具有重要意义的研究课题。 碳纳米管具有丰富的孔洞、大的表面积、良好的导电性,经常被用于改善聚合物的导电性能。本文通过掺杂碳纳米管(CNTs)和经聚乙二醇-聚乙烯嵌段共聚物(PEG-b-PE)改性的碳纳米管制备具有电容性能的杂化聚酰亚胺(PI)材料。研究发现:(1)CNTs掺杂PI和经PEG-b-PE嵌段共聚物改性的CNTs掺杂PI,均为物理掺杂,PI复合薄膜的化学结构没有变化;(2)CNTs的加入量越多,CNTs/PI复合薄膜、CNTs/PI/Ni复合电极、P-575+CNTs/PI复合薄膜、P-575+CNTs/PUNi复合电极、P-875+CNTs/PI复合薄膜、P-875+CNTs/PI/Ni复合电极的电容均呈增大趋势。纯PI薄膜的电容为0.00766F/g,16wt%CNTs/PI薄膜的电容为0.404F/g,4wt%P-575+16wt%CNTs/PI薄膜的电容为0.461F/g,4wt%P-875+16wt%CNTs/PI薄膜的电容为0.517F/g,PI/Ni复合电极的电容为1.37F/g,16wt%CNTs/PI/Ni复合电极的电容是2.60F/g,4wt%P-575+16wt%CNTs/PI/Ni复合电极的电容是6.27F/g,4wt%P-875+16wt%CNTs/PI/Ni复合电极的电容是6.4F/g;(3)PI/CNTs、P-575+CNTs/PI、P-875+CNTs/PI杂化薄膜中,20~40nm的孔洞为DMAC溶剂挥发所成。P-575+CNTs/PI、P-875+CNTs/PI杂化薄膜的孔径增多,1μm的孔洞为PEG-b-PE嵌段共聚物分解所成。热亚胺化后,由于PI的交联,使未热亚胺化前的孔洞变小;(4)CNTs/PI复合薄膜的热学性能比纯PI优异,热分解温度约为560℃,剩余量均比纯PI、CNTs多。P-575+CNTs/PI复合薄膜与P-875+CNTs/PI复合薄膜的热分解温度与纯PI接近,800℃时的剩余量均比纯PI多,且随着CNTs含量的增加而增多。(5)CNTs/PI复合薄膜、P-575+CNTs/PI复合薄膜、P-875+CNTs/PI复合薄膜的力学性能均比纯PI低。