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用于高效油水分离的聚酰亚胺复合气凝胶OA

Polyimide composite aerogel for efficient oil-water separation

中文摘要英文摘要

聚酰亚胺气凝胶(PIA)具有优异的热稳定性、出色的力学性能以及良好的介电性能等,被广泛应用于航空航天、电子通讯以及吸附清洁等诸多领域.然而,PIA较高的收缩率和相对较差的疏水性,严重影响了其实际应用.为提升PIA的抗收缩性能以及疏水性能,本研究从聚酰亚胺分子结构设计入手,结合填料复合工艺,获得了低收缩率、高疏水、可油水分离的聚酰亚胺复合气凝胶(ACF/PIA).ACF/PIA-10有着良好的尺寸稳定性(收缩率为12.7%)、力学性能(压缩强度为2.36 MPa)、防潮性能(接触角为111°)以及优异的热稳定性(热失重温度为519℃).活性碳纤维的加入,在提高材料力学性能的同时优化了其孔隙结构.复合气凝胶对油类表现出较高的吸附能力,使其在吸附清洁领域具有可观的应用前景.

Polyimide aerogel(PIA)possesses excellent thermal stability,remarkable mechanical properties,and good dielectric performance,etc.,and is extensively applied in domains such as aerospace,electronic communication,and adsorption cleaning.Nevertheless,the high shrinkage rate and inferior hydrophobic performance of PIA significantly impact its practical application.Herein,This study meticulously design the molecular structure of polyimide and integrates it with a composite filling process to fabricate a composite aerogel characterized by a low shrinkage rate and superior hydrophobicity.This innovative material is specifically tailored for efficient oil-water separation,aiming to enhance the anti-shrinkage and hydrophobic characteristics of polyimide aerogels(PIA).ACF/PIA-10 has superior dimensional stability(with the shrinkage up to 12.7%),high mechanical properties(with the compression strength up to 2.36 MPa),outstanding moisture resistance(with the contact angle up to 111°)and excellent thermal stability(with T5%up to 519℃in nitrogen).The addition of activated carbon fibers not only enhances the mechanical properties of the material but also optimizes its pore structure.The composite aerogel exhibits a high adsorption capacity for oils,which makes it have considerable application prospects in the field of adsorption cleaning.

董乐;马晟起;崔亓官;蒋诗才;高洞庭;李宗耀;姚佳楠

东华大学 材料科学与工程学院 先进纤维材料全国重点实验室 先进低维材料中心,上海 201620山东非金属材料研究所,济南 250031中国航空制造技术研究院 复合材料技术中心,北京 101300中国航空制造技术研究院 复合材料技术中心,北京 101300东华大学 材料科学与工程学院 先进纤维材料全国重点实验室 先进低维材料中心,上海 201620东华大学 材料科学与工程学院 先进纤维材料全国重点实验室 先进低维材料中心,上海 201620东华大学 材料科学与工程学院 先进纤维材料全国重点实验室 先进低维材料中心,上海 201620

通用工业技术

聚酰亚胺活性碳纤维气凝胶疏水性吸附性

polyimideactivated carbon fiberaerogelhydrophobicityabsorptivity

《材料工程》 2026 (3)

49-58,10

国家重点研发计划项目(2022YFB3709401)

10.11868/j.issn.1001-4381.2025.000117

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