摘要：膜技术基于渗透性差异实现天然气无相变脱碳,节能优势显著,此外膜装置的模块化制造可以灵活应对非常规天然气开采规模的大幅变化。聚酰亚胺(PI)是一种广泛研究的玻璃态聚合物膜材料,脱碳选择性较高、化学稳定性好,近年来在天然气脱碳领域已实现工业应用。尽管如此,通过分子结构设计提升聚酰亚胺膜的渗透性,从而大幅降低膜装置建设成本和占地面积,仍是未来的重要研究方向。从气体在玻璃态聚合物膜中的渗透传质机制出发,归纳总结了芳香族聚酰亚胺在链段构型与柔顺性、大位阻侧基、主链轴节结构等方面的设计进展以及膜材料自由体积分数和气体渗透系数随之发生变化的内在规律,对聚酰亚胺膜材料分子结构设计的未来发展方向进行了展望,兼顾考虑自由体积分数和自由体积空穴尺寸分布范围是同时提高渗透性和选择性的重要途径。

摘要：柔性器件使用过程中反复拉伸与折叠会改变封装材料微观结构,导致空气中的水等更容易进入器件内部,影响器件的性能和寿命。在微观层面理解拉伸过程中封装材料链构象变化和水蒸气阻隔性减弱机制有利于材料设计,从而改善封装材料的性能,延长柔性器件的使用寿命。目前,常规实验手段很难从微观层面上分析聚合物链构象的变化。本文选取12种聚合物柔性封装材料聚酰亚胺(PI),通过分子动力学模拟拉伸和拉伸过程中水蒸气阻隔性的衰减,探究杨氏模量、自由体积和PI链构象之间的关系,深入理解拉伸过程中水蒸气阻隔性发生衰减的机制,在以上基础上提出采用交联的方法改善拉伸过程中水阻隔性衰减的策略。以上结果对聚合物封装材料的分子设计具有参考价值。

摘要：特定几何体结构对实际应用场景中高效发挥气凝胶材料功能效应有着至关重要的影响。然而,受限于气凝胶的脆性、耗时制造周期和较差模具设计性,传统制造技术在气凝胶定制成型方面仍存在着挑战。直写3D打印技术可实现气凝胶按需塑型,并赋予气凝胶兼容材料组成和功能特性。本文提出了一种基于双通道互混挤出方式的直写3D打印策略,用于制备聚酰亚胺-氧化硅(OBS)气凝胶复合材料。受益于挤出过程中墨水与催化剂之间的流体扩散混合效应,化学酰亚胺化固化得以顺利实现,3D打印OBS气凝胶复合材料呈现出高结构完整性和高形状保真度。借助直写3D打印技术的空间组装优势,OBS气凝胶复合材料形成毫米、微米、纳米多尺度形貌,其中,微米尺度复合结构使3D打印OBS气凝胶复合材料表现出良好力学性能(杨氏模量高达14.4 MPa);纳米尺度多孔结构特征,如低密度(0.208 g·cm^(−3))、高表面积(373 m^(2)·g^(−1))和集中孔径分布(20~30 nm),赋予3D打印OBS气凝胶复合材料优异隔热性能(热导率低至21.25 mW·m^(−1)·K^(−1))。尽管本文仅关注于3D打印OBS气凝胶复合材料,但该3D打印策略的成功实施将为增材制造其他种类气凝胶复合材料提供了经验借鉴。

摘要：气体分离膜技术是一项广受关注的新兴技术,芳香族聚酰亚胺是最具应用前景的气体分离膜材料之一。目前,学术界已对多种结构的聚酰亚胺进行了实验室规模的开发和研究,但在实际工业应用情境下,膜材料长期服役过程中的物理老化现象极大影响着气体分离性能的准确评估和工艺参数的合理设计。本文综述了当前针对聚酰亚胺类薄膜和非对称膜物理老化行为的研究现状,总结了前人提出的老化机理模型,分析了影响老化进程的主要因素,提出了物理老化的预防和改善方法。提出不易老化的气体分离膜用聚酰亚胺应具备的特质包括较强的分子链刚性、受限的链空间构型和合适的链间相互作用。未来相关研究的重点方向可能为聚酰亚胺新结构探索、交联剂开发、制备工艺优化等方面。

摘要：为了解决液体火箭发动机在异常工况下的密封失效问题,建立了发动机充气阀阀芯密封结构的有限元模型,分析了密封结构参数、加工误差及卡滞偏斜对充气阀阀芯密封性能的影响,并进行了试验验证。结果表明:综合考虑可加工性、密封效果,圆阀座是充气阀的首选结构;在不同圆角半径下,圆角半径在0.35~0.45 mm范围内使用效果最佳;平面度偏差及卡滞偏斜在0~0.07 mm范围内对密封效果和使用寿命几乎没有影响。本研究可为航天军工用高精密密封的设计和优化提供参考,有助于提高我国高精密密封的技术水平。

摘要：聚酰亚胺(PI)被视为一类以其卓越性能而闻名的高性能聚合物材料。传统PI材料的一个关键问题是其熔体的加工性能较差。在本研究中,设计了一种新的聚酰亚胺单体Am-Di,其特点是由氮原子连接的苯环组成的柔性结构。对Am-Di掺杂到PI中对其玻璃化转变温度、均方位移、力学性能和相对介电常数等性质影响的研究。结果表明,在PI体系中掺杂新型二胺可以加速聚酰亚胺分子链的运动,从而降低PI体系的玻璃化转变温度。在Am-Di掺杂量为20%的情况下,PI-20%表现出最高的弹性模量(4.505GPa),比纯PI高1.2倍。此外,随着掺杂比例的增加,PI的相对介电常数降低。这些发现表明,Am-Di的掺杂对PI材料性能具有积极影响,特别是在增强机械性能和调控电气性能方面,为进一步改进PI材料的设计和应用提供了有价值的见解.

摘要：形状记忆聚酰亚胺(SMPI)是将具有良好的热稳定性、力学性能、耐腐蚀性和抗辐射性等特性的SMPI与可智能变形的形状记忆效应相结合而设计的新材料。以柔性二胺及扭曲结构二酐为单体,通过传统两步法制备了热致SMPI薄膜,采用傅里叶变换红外光谱、热重及热机械分析等方法对材料的结构、热性能及热力学性能进行分析,并通过双重、循环、步阶及弯折形状记忆测试对材料的多种形状记忆性能进行研究。结果表明,通过二胺与二酐成功制备SMPI。所制备的SMPI具有良好的热性能,在空气及氮气气氛下的5%热失重温度分别为502℃与506℃,玻璃化转变温度为267℃。此外,含柔性扭曲结构的聚合物链段在玻璃化转变温度以上作为可逆相为SMPI提供了高应变,而芳香结构带来的π-π堆积与链缠结以物理交联点的形式作为固定相,为SMPI提供了高的形状记忆固定率及回复率。其双重形状记忆的应变为121.9%,形状记忆固定率和回复率为99.7%和94.2%。并且,SMPI表现出多重形状记忆循环稳定性、步阶和弯折形状记忆性能,可作为新一代耐高温智能变形材料应用于可展开空间结构、智能喷气推进系统、高温传感器等领域。

摘要：为克服传统光敏聚酰亚胺加工温度过高、成本高、介电性不佳、感光效率低、溶解性差等问题,利用多官能酸酐转化为多官能酰亚胺及酰亚胺对多官能丙烯酸酯的迈克尔加成反应,设计制备了10个光敏型丙烯酸酯化聚酰亚胺树脂(PI),并通过加入光引发剂进行自由基紫外光固化成膜。以核磁共振谱(NMR)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)对所得树脂PI结构进行了表征,通过FT-IR跟踪表征了PI光固化行为,并考察了活性稀释剂、光固化条件等对树脂固化行为的影响。再通过差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)以及介电谱和应力-应变测试等表征了聚酰亚胺丙烯酸酯固化膜的基本性能。结果表明:树脂光固化过程双键转化程度可达90%,树脂结构与固化膜性能之间存在一定关联,未添加稀释剂PI固化膜相对介电常数基本低于3.0,显著低于常规光固化丙烯酸酯单体,添加特种N-乙烯基环酰胺活性稀释剂可使PI介电性略有升高。

摘要：为适应一些极端环境和满足特殊要求,文章利用聚酰亚胺纤维的特性,设计、织造出一款篷布,并与市面上常见的棉篷布进行对比分析。结果显示:聚酰亚胺篷布具有耐用、阻燃、抗菌的特性,与传统的棉篷布相比,其更加轻质且易于收纳。

摘要：本文介绍了一个基于多孔聚酰亚胺的制备及其结晶紫染料吸附的实验,从多孔聚酰亚胺的合成、材料表征以及其染料吸附性能的探索出发,系统的联系起了有机化学、仪器分析和波谱分析的理论知识和相关实验技能。学生通过本实验不仅能够了解多孔材料的制备方法,熟悉材料微观结构与宏观性能的关系,还能锻炼相关分析仪器的操作方法,学习如何获取和分析相关实验数据。设计本实验旨在全方位提升学生的综合实验能力,同时增强他们的环保意识,使其认识到开发高效、环保的吸附材料的重要性。