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近年来，国内外学者采用纳米粒子改性聚酰亚胺，以满足其在特殊领域的需求。碳纳米管具有大的长径比、高的比表面积、高导热率和导电等特性，常被用来改性聚合物材料。因此本文尝试用碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜，研究了碳纳米管的功能化工艺及其对杂化薄膜结构和力学性能的影响。本文探索用芬顿试剂和混酸两种方法对碳纳米管进行功能化处理，通过扫描电镜图片表征功能化碳纳米管在乙醇中的分散性，结合红外光谱分析功能化碳纳米管的表面基团的变化。选择混酸法对碳纳米管进行表面修饰，通过原位聚合法制得碳纳米管/聚酰胺酸杂化胶液，然后模拟工业流延法制得PI/MWNTs三层杂化薄膜试样，并分析碳纳米管的引入对聚酰亚胺/碳纳米管杂化薄膜的断面形貌、热分解温度、介电强度和力学性能的影响。研究结果表明，碳纳米管经芬顿试剂和混酸功能化处理后引入了羧基、羟基等有机官能团，提高了其在乙醇中的分散性。在杂化薄膜中的碳管含量低于4wt%的区间内，随着碳纳米管含量增加，聚酰亚胺杂化薄膜的热分解温度略有上升但幅度不大；拉伸强度随碳纳米管掺杂量的增加呈现出先增加后下降的变化趋势；断裂伸长率随碳纳米管含量的增加而缓慢下降，当掺杂量超过2wt%时，显著下降，杂化薄膜内部形成严重的结构缺陷；弹性模量随碳管含量的增加先升高后下降。采用长径比为200的碳纳米管改性PI薄膜，拉伸强度在碳纳米管含量为0.6wt%时达到最大值116.76MPa，此时拉伸强度上升5.45%，断裂伸长率下降6.7%；采用长径比为50的碳纳米管改性PI薄膜，拉伸强度在含量为1.2wt%时达到最大值119MPa，此时拉伸强度上升8.2%，断裂伸长率下降22.9%。就本文来讲，长径比为50的碳纳米管对杂化薄膜的韧性贡献大，而长径比为200的碳纳米管对杂化薄膜的强度贡献大。