以均苯四甲酸酐(PMDA)、間苯二胺(m-PDA)為單體制備出高黏度的聚酰胺酸(PAA)，然后采用環(huán)氧基多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)并輔以2-乙基-4-甲基咪唑固化劑對(duì)碳纖維(CF)進(jìn)行表面處理，再將其與已制備的PAA經(jīng)載玻片涂膜高溫固化制得聚酰亞胺/碳纖維(PI/CF)復(fù)合材料，通過FIIR、拉曼光譜、XRD、SEM研究了改性碳纖維對(duì)PI/CF復(fù)合材料性能的影響。研究表明：POSS的接枝改性增加了CF表面的粗糙度和無序程度，固化劑2-乙基-4-甲基咪唑的加入進(jìn)一步促進(jìn)了接枝過程，大量POSS接枝并固化于CF表層，使CF表層粗糙度進(jìn)一步增加，進(jìn)而改善了CF與PI基體的界面黏合力和相容性。
拉曼光譜研究表明，改性前后CF拉曼光譜經(jīng)分峰擬合得到的具體參數(shù)，涂覆改性后CF的R 值有所提升，從2.57提升到2.91，以咪唑作為促進(jìn)劑處理后R 值提升至3.18，提升了23.7%。La值從1.71 nm降至1.38 nm。力學(xué)性能分析表明，相比接枝前的CF，接枝處理可明顯提高PI/CF復(fù)合材料的力學(xué)性能，添加3%CF并以POSS涂覆處理，拉伸強(qiáng)度和彈性模量分別較改性前提升了11.1%和6.1%，而涂覆POSS并輔以咪唑固化促進(jìn)劑改性后拉伸強(qiáng)度和彈性模量分別較改性前提升了24.3%和12%，但是斷裂伸長(zhǎng)率卻有所下降。
聚酰亞胺(PI)是分子鏈中含有酰亞胺環(huán)(—CO—NH—CO— )的一類聚合物的統(tǒng)稱，因?yàn)槠浞肿又麈溄Y(jié)構(gòu)上存在芳環(huán)和雜環(huán)而具有優(yōu)異的耐高溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性，熱性能優(yōu)異，同時(shí)PI薄膜具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐輻射、耐溶劑性，因而得到廣泛應(yīng)用。但是分子鏈中含有大量的苯環(huán)結(jié)構(gòu)也使其較難結(jié)晶，同時(shí)也嚴(yán)重影響了PI薄膜和PI復(fù)合材料聚集態(tài)有序結(jié)構(gòu)的形成和控制，進(jìn)而會(huì)影響制品的性能。
目前，通常采用有機(jī)或者無機(jī)粉體雜化來改善PI的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，常用的無機(jī)材料包括二氧化硅、蒙脫土、滑石粉等，而碳纖維(CF)以其高比強(qiáng)度、耐磨損、耐疲勞、熱膨脹系數(shù)小以及自潤滑等優(yōu)異性能成為重要的增強(qiáng)材料之一。然而由于 CF表面較為光滑并呈化學(xué)惰性，因此與基體之間的黏結(jié)性較差，故而有必要對(duì)其進(jìn)行表面處理。目前對(duì)CF的表面改性多使用氧化刻蝕法，同時(shí)還有偶聯(lián)劑涂層、表面沉積以及等離子體處理和稀土處理等技術(shù)，常規(guī)CF改性盡管效果明顯，但是改性過程相對(duì)難以控制，同時(shí)也會(huì)在一定程度上降低纖維的強(qiáng)度。多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)具有以Si—O—Si鍵為無機(jī)骨架的中空籠形結(jié)構(gòu)，環(huán)氧基POSS中的Si原子分別連接反應(yīng)性的長(zhǎng)鏈環(huán)氧基和惰性基團(tuán)（籠狀結(jié)構(gòu)），其中的惰性基團(tuán)可以改善POSS和基體之間的相容性，反應(yīng)性基團(tuán)則可實(shí)現(xiàn)其與填料之間的化學(xué)鍵合作用，從而起到化學(xué)接枝的作用。以表面涂覆的方法用POSS改性CF的研究已有報(bào)道，但是以咪唑固化促進(jìn)劑協(xié)效POSS改性CF的研究較少。