[發(fā)明專利]一種多孔聚酰亞胺納米復合薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310428860.0
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103467984A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 劉鵬波;李曉文;吳東森;鄒華為
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/04;C08K3/34;C08K3/24;C08K3/26;C08J9/12;C08J5/18
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 鄧繼軒

1.一種多孔聚酰亞胺納米復合薄膜，其特征在于該納米復合薄膜包括聚酰亞胺/無機納米粒子復合薄膜，

其中，聚酰亞胺為熱塑性聚酰亞胺，其結構式為A為以下結構單元：

中的至少一種；

B為以下結構單元：

的至少一種；

無機納米粒子為二氧化硅、二氧化鈦、炭黑、蒙脫土、碳化硅、鈦酸鋇、石墨烯、碳酸鈣、氧化鋅、滑石粉、三氧化二鐵、三氧化二鋁或層狀硅酸鹽中的任一種；無機粒子的粒徑為10～800nm；無機納米粒子也是多孔聚酰亞胺納米復合薄膜的成核劑。

2.按照權利要求1所述多孔聚酰亞胺納米復合薄膜的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

1）聚酰亞胺/無機納米粒子復合薄膜的制備

采用溶膠-凝膠法、原位聚合法、溶液直接摻雜法和插層復合法，其中優(yōu)選溶膠-凝膠法制備聚酰亞胺納米復合薄膜。其中無機納米粒子的質(zhì)量分數(shù)為聚酰亞胺基體的1%～40％，盡量使無機納米粒子在聚酰亞胺中分散均勻，避免發(fā)生團聚；

2）聚酰亞胺/無機納米粒子復合薄膜的成孔

（1）浸漬過程

將上述制備的聚酰亞胺/無機納米粒子復合薄膜放入高壓釜中，在惰性氣體下，于溫度30～150℃，壓力為5～60MPa，保溫保壓0.5～12h，使氣體溶解到聚酰亞胺/無機納米粒子復合薄膜中；

（2）成核過程

將上述聚酰亞胺/無機納米粒子復合薄膜在高壓釜中迅速泄壓至常壓，泄壓時間為0.5～10秒，由于熱力學不穩(wěn)定作用的推動，使聚酰亞胺/無機納米粒子復合薄膜中形成許多泡核；

（3）微孔的形成過程

將上述形成許多泡核的聚酰亞胺/無機納米粒子復合薄膜放入油浴中加熱發(fā)泡，油浴溫度為150～330℃，發(fā)泡時間為1～60秒，然后冷卻定型，得到多孔聚酰亞胺納米復合薄膜；

得到多孔聚酰亞胺納米復合薄膜分為三層：致密的外層、中間過渡層和微孔內(nèi)層，厚度為0.01～5毫米，復合薄膜內(nèi)層閉孔結構微孔分布均勻，微孔內(nèi)部包含一個納米粒子，微孔孔徑為80～1000納米，微孔內(nèi)部的納米粒子的粒徑小于微孔的孔徑，由于制備工藝參數(shù)的不同，上述微孔孔壁是密實結構，或者孔壁上存在分布均勻更小的孔，孔徑為0.1～60納米。

3.按照權利要求2所述多孔聚酰亞胺納米復合薄膜的制備方法，其特征在于惰性氣體為二氧化碳、氮氣或氬氣中的任一種。

4.按照權利要求2所述多孔聚酰亞胺納米復合薄膜的制備方法，其特征在于溶膠-凝膠法制備聚酰亞胺/無機納米粒子復合薄膜為；

方法（1）：在濃度為5～30wt%聚酰亞胺的前驅體聚酰胺酸有機溶液中，按照聚酰胺酸與無機物前驅體的質(zhì)量比為100∶1～40的比例加入無機物前驅體，充分混合均勻,按常規(guī)方法制成薄膜，然后熱亞胺化制得聚酰亞胺納米復合薄膜；或

方法（2）：在濃度為1～30wt%聚酰胺酸有機溶液中加入固含量為5～40wt%無機物溶膠，要求聚酰胺酸與無機物溶膠中無機物質(zhì)量之比為100∶1～40，再將混合溶液按常規(guī)方法制成膜，然后通過加熱亞胺化制得聚酰亞胺納米復合薄膜；

其中，無機物的溶膠溶液為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鐵、鈦酸鋇溶膠溶液中至少一種；制備聚酰胺酸有機溶液中的溶劑為N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或四氫呋喃與甲醇的混合溶劑中的任一種。

5.按照權利要求2所述多孔聚酰亞胺納米復合薄膜的制備方法，其特征在于無機物前驅體為正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基三乙氧基硅烷、異丙醇鋁、二甲基乙氧基硅烷、乙烯基硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷或苯基三甲氧基硅烷、硝酸鐵、氯化鐵、鈦酸丁酯中的任一種。