[發明專利]氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒增強聚酰亞胺復合薄膜的方法

無效

• 申請號: 201210361699.5
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102850563A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 李垚;牛永安;趙九蓬;張秋明;吳潔;劉偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/08;C08G73/10;C08K9/06;C08K3/34
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 王艷萍

技術領域

本發明涉及一種復合薄膜的制備方法。

背景技術

聚酰亞胺主要是指結構中以酞亞酰胺結構為主的高分子聚合物。聚酰亞胺有脂肪族聚酰亞胺以及芳香族聚酰亞胺為主，并且由于芳香族聚酰亞胺的性能較好而被廣泛使用。

相比較于大多數有機聚合物材料，聚酰亞胺由于其很好的抗腐蝕性能以及在高溫條件下優異的機械性能而被認為是最重要的超級工程材料之一，被廣泛用做微電子絕緣材料以及電子電氣等領域。但是傳統純聚酰亞胺薄膜材料由于其本身內部結構的原因造成的難溶性以及加工性能較差，并且其耐熱性能和機械性能不能滿足航空航天和其他特殊環境下的要求等，所以近些年來關于聚酰亞胺的研究工作更多的聚集在提高聚酰亞胺在各方面領域中特定的性能方面的研究。

然而大多數聚酰亞胺材料由于難溶性以及難加工性而成為整個酰亞胺化過程中一個非常棘手的問題。為了能夠改善聚酰亞胺的加工性以及擴大它的應用領域，越來越多的嘗試被用來改進聚酰亞胺在有機溶劑中的溶解性問題。而改善聚酰亞胺的加工性中較為普遍的方法是在聚酰亞胺的剛性結構中引入較為靈活的橋鍵基團以及體積較大的基團，或側基。但是不幸的是這些基團的引入造成聚酰亞胺結構的改變導致了聚酰亞胺結構剛性的降低，最終使聚酰亞胺的耐熱性能降低。

發明內容

本發明為了解決現有聚酰亞胺薄膜材料力學性能低的技術問題，提供了一種氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒增強聚酰亞胺復合薄膜的方法。

本發明通過將SiC納米粒子首先進行表明氨基硅烷化改性處理，然后復合到聚酰亞胺基體內部，有效的提高了在基體的分散性，并且提高了復合材料的耐熱性能和力學性能以及介電等性能。

氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒增強聚酰亞胺復合薄膜的方法按以下步驟進行：

一、將0.01g?SiC納米粉體溶于100ml無水乙醇中，超聲30～60min，得混合溶液；

二、在80～85℃水浴的條件下將0.1～1ml的3-氨丙基三甲氧基硅烷加入到混合溶液中，回流、攪拌4～5小時，在7000～8000r/min的離心速率下進行離心分離，用乙醇洗滌后，在70～75℃干燥，得到氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒；

三、將0.02mol?4，4′-二氨基二苯醚溶于50ml極性有機溶劑中，通入氮氣，攪拌30分鐘，然后加入0.02mol3，3，4，4-四羧基二苯酮酐，攪拌5小時，得到聚酰胺酸溶液，3，3，4，4-四羧基二苯酮酐與4，4′-二氨基二苯醚的摩爾比為1∶1；

四、將0.1～5g的氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒與100g聚酰胺酸溶液混合超聲分散30min，攪拌6～8小時，再超聲分散30min，獲得改性SiC/PAA復合溶液；

五、將改性SiC/PAA復合溶液平鋪到玻璃板上，把玻璃板置于真空干燥箱內，采用梯度升溫程序曲線進行升溫固化，分別在60℃、100℃、200℃及300℃恒溫2小時，升溫結束后，將玻璃板置于沸水中脫膜，制得氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒增強聚酰亞胺復合薄膜。

步驟三中所述的極性有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。

本發明具有以下優點：

1)本發明方法使得納米SiC顆粒在復合體系內能夠具有非常良好的分散性，解決了納米粒子在聚合物基體內不能穩定存在的問題。

2)本發明制備的復合材料耐熱性能以及熱穩定性均比傳統的聚酰亞胺性能優良。

3)本發明制備的復合材料的力學性能優良，并且隨著SiC納米粒子含量的增加，力學性能逐漸提高。

附圖說明

圖1是實驗二制備的氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒增強聚酰亞胺復合薄膜的SEM圖；

圖2是實驗三制備的氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒增強聚酰亞胺復合薄膜的SEM圖；

圖3是實驗四制備的氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒增強聚酰亞胺復合薄膜的SEM圖；

圖4是實驗六制備的氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒增強聚酰亞胺復合薄膜的SEM圖；

圖5是實驗二制備的氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒增強聚酰亞胺復合薄膜的TEM圖；

圖6是實驗四制備的氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒增強聚酰亞胺復合薄膜的TEM圖；

圖7是實驗六制備的氨基硅烷化改性碳化硅納米顆粒增強聚酰亞胺復合薄膜的TEM圖；