具有增强机械性能和耐高温特性的聚酰亚胺复合气凝胶的安全合成与界面优化

《ACS Applied Polymer Materials》：Safe Synthesis and Interfacial Optimization of Polyimide Composite Aerogels with Enhanced Mechanical and High-Temperature Resistance Performance

该研究通过引入非限制性脱水剂与催化剂系统，解决了传统聚酰亚胺（PI）气凝胶合成中的安全隐患，并采用多晶硅酸纤维（PMF）与KH550（APTES）复合结构显著提升材料机械强度和耐高温性能（500℃无结构 collapse），同时将热导率从0.0473 W·m?1·K?1降至0.0367 W·m?1·K?1。

　　

在聚酰亚胺（PI）气凝胶合成的工业化过程中，开发安全实用的生产方法以及优化界面性能仍然是两个关键挑战。本研究引入了一种非限制性的脱水剂和催化剂系统，以解决传统有害化学物质（如乙酸酐和吡啶）所带来的安全问题，从而促进了PI气凝胶的大规模生产。选择多晶莫来石纤维（PMF）与PI气凝胶结合，以增强其机械强度和耐高温性能。值得注意的是，为了提高复合材料的界面相容性，硅烷偶联剂KH550（APTES）起到了“分子桥梁”的作用，在PI气凝胶与PMF之间的界面交联过程中发挥了重要作用。总体而言，这种创新方法不仅降低了PI气凝胶的收缩率，还将PI复合气凝胶的热导率从0.0473 W·m^–1·K^–1降至0.0367 W·m^–1·K^–1。此外，PI复合气凝胶的耐高温性能提升至500°C时仍无明显结构损坏。最佳的2% PMF-APTES/PI气凝胶组合在众多应用领域显示出替代传统材料的巨大潜力。