Page 61 - 《橡塑技术与装备》2019年2期（1月下半月塑料版）

测试与分析 杨高峰·聚酰亚胺 / 滑石粉 / 碳纤维复合薄膜的界面性能研究

2.2.3 扫描电镜图片分析 体会因受力而脱落，留下变形之后的晶穴。图 7(a) 中，
图 7 为 纯 PI 薄 膜 拉 伸 断 面 的 扫 描 电 镜 图 7(a)和 没有明显的晶穴，只是出现了均匀的韧性断裂粗糙面，
添加了滑石粉的 PI 薄膜拉伸断面的扫描电镜图 7(b)。 而图 7(b) 中，就有明显的球晶脱落后留下的变形晶穴。
因为两种薄膜均有不同程度的结晶状况，在受到拉伸 这也从拉伸断面的扫描电镜形貌这一层面说明了滑石
时，各晶体会因受力而发生变形，因而在断面处的晶 粉的诱导形成球晶这一理论。

图 7 纯 PI 和添加滑石粉 PI 拉伸断面的扫描电镜图

2.2.4 傅里叶变换光谱图 通过下图 9(a) 可知，滑石粉的红外图谱中，在
-1
-1
测定酰亚胺化程度的主要方法是红外光谱。由图 8 可 3 676 cm 、1 442 cm 、1 018 cm -1 和 669 cm -1 处
-1
-1
知，经过热处理后，聚酰亚胺在 1 776 cm 、1 715 cm 、 出现强的吸收峰。而在图 9(b) 中，通过有无滑石粉的
1 373 cm -1 和 721 cm -1 附近谱带加强，特征吸收峰与 红外图谱的对比，纯 PI 在 637 cm -1 和 624 cm -1 各出
文献值符合，由此可以证实芳香酰亚胺基团的存在。 现吸收峰，而添加滑石粉后，只是在 634 cm -1 处出现
1 373 cm -1 谱带代表酰亚胺的环状结构的伸缩振动， 一个峰， 这明显是因为滑石粉在 669 cm -1 的峰位向低
而 721 cm -1 谱带由芳香酰亚胺的 C=O 弯曲振动产 频移动的结果，说明了 PI 分子与滑石粉之间形成了氢
生的。如图 8，1 373 cm -1 附近谱带明显地逐渐加强。 键。也正是因为氢键的存在，原本滑石粉在 1 018 cm -1
如果在 1 546 cm -1 和 1 655 cm -1 处出现了明显的峰， 的峰移动到了 1 013 cm -1 处，却峰形变宽。氢键能诱
这是酰胺酸特有的酰胺 Ⅰ 带和酰胺 Ⅱ 带的峰，而在下 导高分子在滑石粉上结晶。
图中不明显，基本上没有。因此，酰亚胺化环化反应 由图 9(c)，在填加滑石粉的同时再加上碳纤维，
是基本完全的。另外在 1 113 cm -1 和 751 cm -1 处出 其峰位的变化不大。在理论上处理过的碳纤维由于表
现酰亚胺环变形振动峰，这些都说明聚酰胺酸环化成 面的极性的增加，也会形成氢键，可图 9(c) 中得知，
了聚酰亚胺。 这种氢键表现得并不是很明显。
2.3 PI 复合薄膜的力学性能
2.3.1 拉伸试验
在图 10 中，通过比较添加量碳纤维和没有添加碳
纤维力学性能，可以得到，在薄膜中的 0.4% 的滑石
粉换成 0.2% 的滑石粉和 0.2% 的 CF 之后，无论 CF
是否经处理，其弹性模量都比光加滑石粉的要高，也
就是抵抗形变能力有所增加，而提高得多和少的问题
就跟 CF 与机体之间的界面结合能有关了。
再看其拉伸强度的变化，不同碳纤维表面处理方
法对薄膜拉伸强度的影响是非常明显的，从下两幅图
图 8 不同 PI 膜的红外图谱 都可以看出，没有经过表处理的碳纤维填充 PI 薄膜，

2019 第 45 卷 ·47·
年