Page 55 - 《精细化工》2023年第1期

第 1 期 袁成科，等: 纳米二氧化锆改性聚酰亚胺薄膜的制备及性能 ·47·

米 ZrO 2 改性 PAA 溶液的剪切黏度在所有测试样品
中最高，这归因于 ZrO 2 粒子表面羟基与 PAA 中 N
与 O 之间的氢键作用，增加了单链的相对分子质量
及链长，链长的增加使分子链的接触纠缠点变多，
致使 PAA 前驱液的剪切黏度升高。
2.3 PI 薄膜表征
图 4a、b 是 PI 薄膜的 XRD 图谱。可以看到，
对于不同 ZrO 2 加入量的 PI 薄膜衍射图谱类似，在

2θ=24.9°、28.3°、31.7°处出现归属于纳米 ZrO 2 粉体

图 1 ZrO 2 的 XRD 谱图 的衍射峰〔图 4b，ZrO 2 (16)/PI、ZrO 2 (24)/PI 中 ZrO 2
含量较低，所以此处峰不明显〕，依次对应于单斜相
Fig. 1 XRD pattern of ZrO 2
ZrO 2 的（110）、（–111）及（111）晶面，说明 ZrO 2
图 2 为 ZrO 2 粉体的粒径分布图。可以看到，ZrO 2 成功引入到了 PI 薄膜中。并且随着 ZrO 2 加入量的
的平均粒径约为 50 nm，且粒径尺寸分布集中。所 [15]
增加，归属于 PI 高分子的弥散峰 （2θ=17.8°）的
得 ZrO 2 粉体粒径小且分布均匀，有利于 ZrO 2 纳米
强度降低，并向小角度方向偏移，这是由于纳米 ZrO 2
颗粒在 PAA 溶液中均匀分散。 粉体与 PI 高分子基体相互作用所致。

图 2 ZrO 2 粒径分布
Fig. 2 Particle size distribution of ZrO 2

2.2 ZrO 2 改性 PAA 溶液的剪切黏度测试
PAA 前驱液的黏度会影响 PI 薄膜的均匀性和
平整度。图 3 为纳米 ZrO 2 改性 PAA 的剪切黏度。

图 4 PI 薄膜与 ZrO 2 (m)/PI（m = 16、24、32、40）薄膜的
XRD 谱图（a）;2θ = 20°~35°的 XRD 局部放大图（b）
Fig. 4 XRD pattern of PI films and ZrO 2 (m)/PI (m = 16, 24,
32, 40) films (a); Enlarged XRD patterns of samples
at 2θ = 20°~35°(b)

图 5 是 PI 与不同 ZrO 2 加入量的 ZrO 2 (m)/PI 薄

膜的 FTIR 谱图。可以看到，加入 ZrO 2 后，ZrO 2 (m)/PI
图 3 不同 ZrO 2 加入量的改性 PAA 的剪切黏度 红外光谱吸收峰的峰强、峰形均发生变化，这是由
Fig. 3 Viscosity profiles of PAA with different additive 于 ZrO 2 与 PI 之间相互作用导致 PI 中酰胺键振动发
amount of ZrO 2
生变化 [16] 。此外，加入 ZrO 2 后，相比于纯 PI 薄膜，
–1
可以看出，随着 ZrO 2 粉体添加量增大，样品的 ZrO 2 (m)/PI 在 1710 cm 处的 C==O 伸缩振动峰、
–1
–1
剪切黏度逐渐增大。当 ZrO 2 加入量为 40 mg 时，纳 1483 cm 处苯环骨架的伸缩振动峰、1062 cm 处的