Page 52 - 《精细化工》2023年第1期

第 40 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.40, No.1
2 023 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2023

功能材料
纳米二氧化锆改性聚酰亚胺薄膜的制备及性能

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袁成科 ，冯永强 ，刘婉婉 ，冯伟航 ，陈俊生 ，王 海 ，
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张卫兵 ，董文卫 ，曹丽云 ，黄剑锋
（1. 陕西科技大学 材料科学与工程学院 陕西省无机材料绿色制备与功能化重点实验室，陕西 西安
710021；2. 西安泰力松新材料股份有限公司，陕西 西安 710021）
摘要：聚酰亚胺（PI）在工程高分子材料领域广受关注，开发新型耐高温、疏水性良好的 PI 薄膜材料是推动高
性能高分子材料在电动汽车等高新技术领域工程化应用的重要突破口。以间苯二胺（MPD）与 4,4'-（4,4'-异丙
基二苯氧基）二酞酸酐（BPADA）为原料，采用原位掺杂热亚胺化合成 PI 薄膜，通过向聚酰胺酸（PAA）前驱
液中添加纳米 ZrO 2 粉体对聚酰亚胺薄膜进行改性，制得不同 ZrO 2 添加量（0.77%～1.93%，以 MPD、BPADA
总质量为基准，下同）的复合型 PI 薄膜。借助 XRD、SEM、EDS、FTIR 及 TGA 对复合薄膜进行了结构和形貌
表征。结果表明，与纯 PI 相比，ZrO 2 添加量为 1.93%的复合薄膜初始分解温度为 415 ℃（提高 5%），水接触
角为 91.7°（提高 61%），表明 ZrO 2 对改善 PI 薄膜的性能具有重要作用。
关键词：二氧化锆；聚酰亚胺；耐热性；疏水性；功能材料
中图分类号：TQ323.7；TB383.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 01-0044-06

Preparation and properties of nano-zirconium
oxide modified polyimide films

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YUAN Chengke , FENG Yongqiang , LIU Wanwan , FENG Weihang , CHEN Junsheng ,
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WANG Hai , ZHANG Weibing , DONG Wenwei , CAO Liyun , HUANG Jianfeng
（1. School of Materials Science and Engineering, Shaanxi Key Laboratory of Green Preparation and Functionalization
for Inorganic Materials, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021, Shaanxi, China; 2. Xi'an Telison
New Materials Co., Ltd., Xi'an 710021, Shaanxi, China）
Abstract: Polyimide (PI) has attracted wide attention in the field of engineering polymer materials. Development
of new polyimide film materials with high temperature resistance and super-hydrophobicity is an important
breakthrough in the engineering application promotion of high-performance polymer materials in high-tech
fields such as electric vehicles. In the current research, the PI/nano-ZrO 2 composite films with different ZrO 2
content [0.77% ～1.93%, m-phenylenediamine (MPD), 4,4'-(4,4'-isopropyldiphenoxy)diphthalic anhydride
(BPADA) total mass as the benchmark, the same below] were synthesized via in situ doping of nano-ZrO 2
into the precursor polyamic acid (PAA) solution and thermal imidization method using m-phenylenediamine
and 4,4'-(4,4'-isopropyldiphenoxy)diphthalic anhydride as raw materials, and then characterized by XRD,
SEM, EDS, FTIR and TGA for structure and morphology analyses. The results showed that the initial
decomposition temperature of PI/nano-ZrO 2 composite film with 1.93% ZrO 2 was 415 ℃, 5% higher than
that of pure PI film, and the water contact angle was 91.7°, 61% higher than that of pure PI film, indicating
that ZrO 2 played an important role in the performance improvement of PI/nano-ZrO 2 composite film.
Key words: zirconium oxide; polyimide; thermostability; hydrophobicity; functional materials

随着科技的飞速发展，现今社会在生产生活中 变得越来越高。聚酰亚胺（PI） [1-2] 是一种在工程领
对高端材料的需求越来越大，对工程材料的要求也 域被广泛应用的高分子材料。由于 PI 分子链中存在

收稿日期：2022-03-24; 定用日期：2022-06-28; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220268
基金项目：国家自然科学基金（52072226）；陕西省教育厅重点科学研究计划项目（20JY001）；陕西省青年科技新星项目（2021KJXX-35）
作者简介：袁成科（1996—），男，硕士生，E-mail：1847508683@qq.com。联系人：冯永强（1987—），男，副教授，fengyq@sust.edu.cn；
黄剑锋（1970—），男，教授，huangjf@sust.edu.cn。