[發(fā)明專利]聚酰亞胺/無機納米雜化材料制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710072263.3
• 申請日: 2007-05-28
• 公開（公告）號: CN101058673A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張春紅;高麗麗;王震;盛楠;卓世強;江溪
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K11/00
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉婭

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)材料制備技術(shù)，具體涉及一種聚酰亞胺/無機納米雜化材料的制備方法。

(二)背景技術(shù)

目前，聚酰亞胺是工業(yè)應(yīng)用的耐熱等級最高的有機聚合物材料，廣泛應(yīng)用于宇航、電工和微電子工業(yè)等領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅芤蟮奶岣撸哂懈叩牧W(xué)性能和耐熱性能的聚酰亞胺/無機納米雜化材料應(yīng)運而生。聚酰亞胺/無機納米雜化材料綜合了聚酰亞胺、無機材料、納米材料各自的優(yōu)點，經(jīng)濟有效地利用納米粒子獨特的光、電、熱、磁、力、化學(xué)活性及催化等性能，近年來受到各國學(xué)者的高度重視，已成為材料領(lǐng)域的研究熱點之一。但納米粒子因表面活性高而易于團聚在一起，團聚體的存在不利于聚酰亞胺/無機納米雜化材料的制備，并影響其性能的充分發(fā)揮。超聲分散、機械分散和納米粒子表面改性是提高納米材料分散及應(yīng)用性能的常用方法。超聲分散和機械分散后，納米粉體如未經(jīng)表面改性，則很容易再次團聚。而納米粉體表面改性時，改性劑包覆的往往是多個顆粒的團聚體，并非單個顆粒，很難使顆粒改性完全。因此很多分散方法的研究均不十分理想。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種納米粒子分布均勻，不團聚，有利于聚酰亞胺/無機納米雜化材料各項性能的充分發(fā)揮的聚酰亞胺/無機納米雜化材料制備方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

1)首先合成適用于聚酰亞胺的無機納米粒子改性劑——亞胺環(huán)基硅烷；

2)采用溶膠-凝膠法制備無機氧化物納米粒子，在溶膠-凝膠反應(yīng)過程中加入改性劑亞胺環(huán)基硅烷，得到有機-無機復(fù)合體納米顆粒；

3)將有機-無機復(fù)合體納米顆粒均勻分散于聚酰胺酸溶液中，經(jīng)過加熱處理得到聚酰亞胺/無機納米雜化材料。

本發(fā)明還有這樣一些技術(shù)特征：

1、所述的有機-無機復(fù)合體納米顆粒無機組分為金屬或非金屬氧化物；

2、所述的有機-無機復(fù)合體納米顆粒有機組分為含有亞胺環(huán)的化合物；

3、所述的金屬氧化物為鈦、鋅或鋁的氧化物，非金屬氧化物可以為硅的氧化物；

4、所述的納米顆粒尺寸為10～100納米；

5、所述的亞胺環(huán)基硅烷的合成方法是：

(1)將聚酰亞胺封端劑苯乙炔苯酐或降冰片烯二酸酐分2～5次加入到等摩爾氨基硅烷的二甲基亞砜溶液中，室溫反應(yīng)40～60小時，得到含有酰胺酸基團的硅烷溶液；

(2)用乙酐和三乙胺做脫水成酐試劑，加入到含有酰胺酸基團的硅烷溶液中反應(yīng)4～8小時，乙酐與氨基硅烷的摩爾比為1～3：1，乙酐和三乙胺的摩爾比為1：0.1～0.5，制得亞胺環(huán)基硅烷的二甲基亞砜溶液，亞胺環(huán)基硅烷與二甲基亞砜的重量比為10～20：90～80；

(3)將亞胺環(huán)基硅烷的二甲基亞砜溶液滴入到甲醇中，生成黃色沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到亞胺環(huán)基硅烷黃色粉末，并配制亞胺環(huán)基硅烷的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液備用，亞胺環(huán)基硅烷和N-甲基-2-吡咯烷酮重量比為8～18：92～82；

6、所述的有機-無機復(fù)合體納米顆粒的合成方法是將金屬或非金屬醇鹽加入到用酸調(diào)至pH值為2.5～5.5的醇溶劑中，25～95℃反應(yīng)2～8小時，醇鹽水解-縮合形成無機氧化物膠體顆粒，加入亞胺環(huán)基硅烷的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液，在40～50℃反應(yīng)1～2小時，使亞胺環(huán)基硅烷水解，并與膠體顆粒的羥基發(fā)生縮合，形成共價鍵，得有機-無機復(fù)合體納米顆粒；

7、所述的聚酰胺酸與有機-無機復(fù)合體納米顆粒復(fù)合的方法是將有機-無機復(fù)合體納米顆粒加入到聚酰胺酸溶液中，超聲分散均勻或攪拌均勻，經(jīng)過加熱處理得到聚酰亞胺/無機納米雜化材料；熱處理工藝為：100～110℃?3～5小時，160～180℃?3～5小時，220～230℃?2～4小時，280～300℃?2～4小時或350～380℃?2～4小時；在聚酰亞胺/無機納米雜化材料中，由于有機-無機復(fù)合體納米顆粒中有機相的作用，聚酰亞胺與無機納米粒子之間通過氫鍵和締合/偶合的相互作用，達到“分子水平”的復(fù)合，或與無機物形成共價鍵，使兩相形成共價交聯(lián)；所加有機-無機復(fù)合體納米顆粒是聚酰亞胺重量的0.1～10％。

本發(fā)明的聚酰亞胺/無機納米雜化材料制備方法適用于各種聚酰亞胺/無機納米雜化材料的制備，尤其適用于以苯乙炔苯酐或降冰片烯二酸酐為封端劑的聚酰亞胺/無機納米雜化材料的制備。