哈尔滨理工大学学士学位论文 通过PC40B型数字绝缘电阻测试仪进行体积电阻率和表面电阻率测试，得出体积电阻和表面电阻，数据如表4-1：
表4-1 原位法制备PI/TiO2复合膜的体积电阻和表面电阻 百分含量 t，cm RV，Ω 0% 0.002 1.272×1012 1% 0.002 0.348×1013 2% 0.002 0.711×1013 3% 0.002 1.738×1010 4% 0.002 0.727×1013 5% 0.002 1.542×1013 通过计算得出体积电阻率和表面电阻率，结果如表4-2： ρV，Ω?cm 0% 1.3570×1016 1% 1.231×1016 2% 7.549×1016 3% 1.8455×1014 4% 7.7196×1016 5% 1.6373×1017 根据上表所得数据绘制如图4-4和4-5所示： 1.80E+0171.60E+0171.40E+0171.20E+017RS，Ω 0.256×1012 0.587×1012 0.981×1012 0.236×1013 0.460×1013 0.479×1013 表4-2 原位法制备PI/TiO2复合膜的体积电阻率和表面电阻率 百分含量 ρS，Ω 2.0896×1013 4.7899×1013 8.0050×1013 1.9258×1014 3.7536×1014 3.9086×1014 体积电阻率1.00E+0178.00E+0166.00E+0164.00E+0162.00E+0160.00E+000-2.00E+0160%1%2%3%4%5%百分含量 图4-4 原位法制备PI/TiO2复合膜的体积电阻率—百分含量图
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哈尔滨理工大学学士学位论文 4.00E+0143.50E+0143.00E+0142.50E+0142.00E+0141.50E+0141.00E+0145.00E+0130.00E+0000%1%2%3%4%5%表面电阻率百分含量 图4-5 原位法制备PI/TiO2复合膜的表面电阻率—百分含量图
由图4-4和图4-5可以看出，原位法制备的聚酰亚胺的体积电阻率除了3%的时下降外，其余均呈上升趋势。而表面电阻率明显呈上升趋势。这种结果说明加入TiO2粒子使聚酰亚胺材料的体积电阻率和表面电阻率均增大，即材料的绝缘性能变好。引起该种变化的原因是制备的TiO2与制备的聚酰亚胺相容性很好， TiO2进入了聚酰胺酸分子内部，改善了聚酰亚胺中的部分缺陷，使载流子数量减少，导电能力下降，绝缘性能变好。 4.2.3.3 力学性能的测试及表征
力学性能测试：采用由中国科学院长春科新公司试验仪器研究所生产的WDW4100微机控制电子万能试验机测试。测试结果如表4-3所示。 l—试样长度；b—试样宽度；d—试样厚度；ζt1—最大应力； ζt2—断裂应力；ζt3—屈服应力；εt—断裂伸长率；
表4-3 原位法制备的PI/TiO2的力学性能 百分含l，b，d，ζt1，mm mm mm MPa 量 0% 40 9.42 0.02 132.17 1% 40 10.58 0.02 154.06 2% 40 10.28 0.02 166.34 4% 40 10.5 0.02 170.95 5% 40 9.6 0.02 185.42 由表4-3的数据作图，得图4-6和图4-7。 ζt2，MPa 39.46 16.07 8.27 12.38 16.49 ζt3，MPa 53.08 110.59 137.81 114.92 131.25 εt，% 7.931 14.362 12.028 18.095 15.496 - 32 -
哈尔滨理工大学学士学位论文 190180170最大应力1601501401300%1%2%4%5%百分含量 图4-6 原位法制备的PI/TiO2的最大应力—百分含量曲线
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16断裂伸长率14121080%1%2%4%5%百分含量 图4-7 原位法制备的PI/TiO2的断裂伸长率—百分含量曲线
由图4-6可以看出，原位法制备的聚酰亚胺/TiO2杂化膜的最大应力随着TiO2含量的增加而增大。由图4-7可以看出，该杂化膜的断裂伸长率随着TiO2含量的增加，整体上呈上升趋势。这说明TiO2的加入增强了聚酰亚胺的抗拉伸性能，使其力学性能变好。
产生这种变化的原因是聚酰亚胺本身为线性结构，受到拉力后是聚酰亚胺链断裂。但假如TiO2粒子以后，TiO2分散到聚酰亚胺分子内部，使聚酰亚胺由线性结构变为网状结构，当杂化膜受到拉力时，不光聚酰亚胺的分子链受力，TiO2产生的T-O键也受到力的作用，使材料承受力的能力增强，从而改善了聚酰亚胺的力学性能。
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哈尔滨理工大学学士学位论文 4.2.3.4 SEM测试及表征
用由荷兰飞利浦公司生产的FEI Sirion 扫描电子显微镜测试，结果如下：
图4-8至图4-12是PI/TiO2薄膜的表面扫描照片。从图中我们可以看到连续深色的部分为聚酰亚胺(PI)有机基体，白色颗粒为分散在基体中的TiO2。当二氧化钛含量较低时，二氧化钛粒子分散均匀且粒径很小，在100nm左右；但随着二氧化钛含量的增加，一部分二氧化钛粒子团聚，使得机体中的TiO2颗粒的粒径变大。以上几个图中的白色阴影说明TiO2完全包埋在聚酰亚胺机体中，而不是独立的存在。
图4-8 原位法1%复合膜的SEM图 图4-9 原位法2%复合膜的SEM图
图4-10 原位法3%复合膜的SEM图 图4-11原位法4%复合膜的SEM图
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哈尔滨理工大学学士学位论文 图4-12 原位法5%复合膜SEM图
4.3 共混法制备聚酰亚胺/TiO2复合材料
4.3.1 实验原料及设备
均苯四甲酸二酐(PMDA)：化学纯，国药集团化学试剂有限公司；4,4′-二氨基二苯醚(ODA)：化学纯，国药集团化学试剂有限公司；N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)：化学纯，去水后使用；干燥剂：无水碳酸钾；纳米TiO2：自制；真空干燥箱DZF-6020型，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；SHB-3型循环水多用真空泵，郑州杜甫仪器厂；箱式电炉。
4.3.2 实验过程
以4,4′-二氨基二苯醚(ODA)和均苯四甲酸二酐(PMDA)的摩尔比为1:1.02称取二胺和二酐，将经干燥剂无水碳酸钾去水的N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)按照聚酰胺酸（PAA）溶液的固体质量分数15%量取DMAc.室温下，在磁力搅拌下，将ODA溶于DMAc，待ODA完全溶解为无色透明溶液后，将PMDA分若干次少量加入到二胺溶液中随着体系中PMDA加入量增大，体系黏度不断变大.当PMDA全部加完，体系黏度达到最大，出现爬杆现象，得到具有高黏度的PAA溶液加入计算量的苯酐封端，将整个体系置于室温。整个过程处于不断搅拌下进行，得到的聚酰胺酸（PAA）溶液再陈化24h，待用。
按一定的比例称取纳米TiO2粉末，将其倒入一定量的干燥过的DMAc中，并将该溶液放在超声波清洗器中，超声震荡20min，使纳米TiO2部分溶解到DMAc中。将溶有纳米TiO2的DMAC溶液倒入到已陈化24h的聚酰胺酸溶液中，机械搅拌4h，使纳米TiO2完全融入到聚酰胺酸溶液中。
在干净的玻璃板上均匀的涂膜，于真空干燥箱中80℃下烘2h，之后程序升温至250℃并保持1h，使其亚胺化完全。
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