Page 54 - 《精细化工》2023年第1期
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·46· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷
1.2.3 纳米 ZrO 2 改性 PAA 溶液的制备 1.2.4 PI 薄膜的制备
在装有 10 mL DMF 的三口烧瓶中加入 16 mg 将预先裁剪好的玻璃板（20 cm×4 cm）使用无
（添加量 0.78%）纳米 ZrO 2 粉体，将烧瓶封口后置 水乙醇擦拭清洁后放置到推膜机上，将 PAA 溶液或
入超声波清洗器中超声 30 min。PAA 溶液的制备参 纳米 ZrO 2 改性的 PAA 溶液均匀涂到玻璃板上，将
照文献[12]，在氮气保护下，以冰水浴控制体系温 推刀的高度设置为 10 μm，匀速将 PAA 溶液或纳
度为 1~5 ℃，向烧瓶中加入 0.3564 g MPD，持续搅 米 ZrO 2 改性的 PAA 溶液涂到玻璃板上。随后立即
拌 30 min，直到 MPD 完全溶解。随后，将 1.716 g 将玻璃板水平放置到 70 ℃鼓风干燥箱中干燥 1 h，
BPADA 均分为 3 份，间隔 20 min 依次加入，待所 之后将干燥好的玻璃板放置到管式炉中升温 [14] ，升
加入的 BPADA 完全溶解后，再持续搅拌 4 h，之后 温程序设置为：1 ℃/min 升温至 80 ℃保温 3 h，
继续依次升温至 120 ℃保温 40 min、160 ℃保温
超声 20 min 去除溶液中的气泡，即可得到纳米 ZrO 2
40 min、200 ℃保温 40 min、250 ℃保温 40 min、
改性 PAA 溶液，记为 ZrO 2 (m)/PAA。其中，m 为 ZrO 2
加入质量。保持其他条件不变，调整纳米 ZrO 2 粉体 280 ℃保温 30 min。反应路线如下所示。冷却后
加入量为 24 mg（1.16%）、32 mg（1.54%）及 40 mg 将玻璃板取出，放入到超声波清洗器中进行水浴
（ 1.93% ），所得溶液依 次记为 ZrO 2 (24)/PAA 、 脱模。所得样品标记为 ZrO 2 (m)/PI，其中，m 为
ZrO 2 (32)/PAA 及 ZrO 2 (40)/PAA。 ZrO 2 加入质量。
1.3 结构表征与性能测试 拉伸强度测试：将薄膜剪切成 1 cm×8 cm 的长
1.3.1 结构表征 条状，每个样品剪切出 3~5 条将其编号后测试，取
XRD：靶材 Cu，管电压 40 V，管电流 40 mA， 3 次测量的平均值作为最终结果。
K α 射线的波长 λ = 0.1541 nm，扫描速度为 8 (°)/min， 水接触角测试：先将 PI 薄膜在 70 ℃下干燥 1 h
扫描范围为 5°~70°。SEM：加速电压为 0.53~30 kV， 除去表面水分，使用水作为滴定的介质，动态记录
背散射电子分辨率 3.0 nm (15 kV)，使用液氮淬断 吸附材料的吸附过程，考察薄膜的亲水性。
后，选取断口均匀处进行拍摄。FTIR：将薄膜样品
进行干燥，尺寸大小为 0.5 cm×0.5 cm，采用 ATR 2 结果与讨论
–1
模式，波长范围为 500~4000 cm 。
1.3.2 性能测试 2.1 ZrO 2 粉体的制备与表征
纳米粒度测试：将 5 mg ZrO 2 粉体分散到 200 mL 图 1 为 ZrO 2 粉体的 XRD 表征结果。可以看出，
去离子水中，超声 20 min，取上层清液，进行测试。 ZrO 2 粉体衍射峰与四方相（JCPDS#00-050-1089）
黏度系数测试：将流变仪的底部托盘填满，在 和单斜相（JCPDS#03-065-1022）ZrO 2 的特征衍射
测试温度 20 ℃、孔隙 1 mm 下进行测试。 峰吻合较好 [9-10] ，表明所制备的 ZrO 2 粉体为两相混
TGA-DSC 测试：称取 5 mg 样品，在氮气氛围下， 合物。衍射峰尖锐、半峰宽较窄表明 ZrO 2 粉体的结
以 15 ℃/min 的速率升温，测试温度范围室温~800 ℃。 晶度比较高，并且晶粒较小。
