题目：冷冻干燥法制备功能性聚酰亚胺材料

随着科学技术发展，尤其近年来宇航工业、微电子、汽车领域的高速发展，对无机和有机材料提出了更高更新的要求，其中，合成高分子材料在发展中起着重要的作用。聚酰亚胺（PI）由于具有优异的耐高温、耐低温、刚性强、低介电常数、优异的耐溶剂和抗辐射等性能，近年来不管是在基础科学方面还是高新技术应用方面PI在世界范围内呈现了迅速发展的势头。随着材料的快速发展，人们对聚酰亚胺材料的功能及应用也提出了更高的要求，开发新功能及应用的聚酰亚胺已经成为当前的研究热点之一。本文主要致力于利用简单高效的方法制备功能性聚酰亚胺材料，并进一步探索其在轻质高强、吸附分离和导电等领域的应用。

本研究设计并制备出了水溶性PI前驱体-聚酰胺酸盐（PAS）水溶液，通过简单的冷冻干燥法制备出了高性能的PI气凝胶。以功能性纳米粒子为填料，有机聚合物作为基体进行复合，制备具有特殊功能的聚合物复合材料。因此我们利用冷冻干燥法制备了高强度性的MMT/PI以及耐高温的SiC/PI复合气凝胶，同时以PAS水凝胶为基体，碳纳米管水分散液为导电填料，制备CNT/PI复合气凝胶。探讨了MMT/PI、SiC/PI、CNT/PI复合气凝胶的形貌、热力学、导电以及吸附等方面的性能。主要内容如下：

1）将PAS溶液与MMT的水溶液进行溶液共混，制备了四种不同MMT质量分数的MMT/PI复合气凝胶。探讨了MMT质量分数对PI气凝胶的微观形貌、浸润性、吸油、机械性能等影响。结果表明，当MMT的含量为2%时，复合气凝胶的压缩强度达到最大，同时复合气凝胶显示出水油分离的性能。

2）将PAS溶液与SiC的水溶液进行溶液共混，制备了四种不同SiC质量分数的SiC/PI复合气凝胶。探讨了SiC质量分数对PI气凝胶的微观形貌、热性能、机械性能以及吸油性等影响。结果表明，当SiC添加量为10%时，材料的初始分解温度由最初的504℃最大提高到552℃；压缩强度达到最大为820KPa，与纯PI复合气凝胶相比，压缩强度提高到了原来的3倍。

3）以PAS水凝胶为基体，碳纳米管水分散液为导电填料，制备了CNT/PAS复合水凝胶，探讨了复合水凝胶的机械性能，导电性，自修复性，提出了其可能存在的分子间相互作用力。冻干PI复合水凝胶后热亚胺得到CNT/PI气凝胶，探讨了复合气凝胶的微观形貌，机械性能、导电性及吸油性等。结果表明，CNT的引入不仅大幅度提高了PAS水凝胶的机械性能，同时使其有较好的导电性能。随着CNT含量的增加，CNT/PI复合气凝胶的压缩强度、电导率以及吸油能力呈现不同程度的提高。