[發明專利]一種電沉積聚酰胺酸制備三維有序多孔聚酰亞胺薄膜的方法

有效

• 申請號: 201410233062.7
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN103981560A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 李垚;劉俊凱;趙九蓬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C25D13/06
• 分類號: C25D13/06;C25D13/20
• 代理公司: 北京瑞思知識產權代理事務所(普通合伙) 11341
• 代理人: 李濤;張東山

1.一種電沉積聚酰胺酸制備三維有序多孔聚酰亞胺薄膜的方法，其特征在于，包括下述步驟：

（1）制備模板

將微球分散到分散劑中，配制微球均勻分散的分散液；將潔凈的基板放入培養瓶，瓶中注入適量的分散液，將培養瓶放入溫度為30-60℃的培養箱，待溶劑揮發制得電沉積用模板；

（2）制備聚酰胺酸乳液

（2.1）將聚酰亞胺的前驅體聚酰胺酸溶于適當的極性有機溶劑中，或將二酐與二胺單體按比例加入極性有機溶劑中，在15-50℃下加熱攪拌10-25小時，得到聚酰胺酸溶液，溶液中聚酰胺酸的質量分數為12％；

（2.2）取步驟（2.1）制得的聚酰胺酸溶液，降溫至0-10℃，加入適量縛酸劑，攪拌器攪拌，時間為0.5-3h，然后以1-5℃/min的升溫速率加熱到20-40℃，最后加入適量的乳化劑和極性有機溶劑，繼續攪拌1-10h，得到電沉積用聚酰胺酸乳液；所述的聚酰胺酸乳液中縛酸劑與羧基的摩爾比為0.25-1.5:1，乳化劑與極性有機溶劑的體積比為2-4:1，聚酰胺酸的質量分數為1-7%；

（3）電沉積聚酰胺酸薄膜

以步驟（1）制得的電沉積用模板作為工作電極，對電極與工作電極相對放置，距離為5-15cm，使用電泳儀或電化學工作站用電沉積法沉積步驟（2）所制得的電沉積用聚酰胺酸乳液，得到聚酰胺酸薄膜，沉積電壓為1-200V，沉積時間為1-50min；

（4）去除模板及熱處理亞胺化

（4.1）將步驟（3）所得的沉積有聚酰胺酸的基板放入真空干燥箱中，在25-40℃下脫除氣泡；升高溫度，在50-150℃加熱1-5h固化，升溫速度為1-5℃/min，得到聚酰胺薄膜；將聚酰胺薄膜從基板上取下，然后浸入適當刻蝕劑將微球溶解，得到多孔聚酰胺薄膜；

（4.2）采用梯度升溫亞胺化的方法，將步驟（4.1）所得的多孔聚酰胺薄膜在惰性氣體環境下進行熱處理，使聚酰胺亞胺化，得到三維有序多孔聚酰亞胺薄膜。

2.根據權利要求1所述的電沉積聚酰胺酸制備三維有序多孔聚酰亞胺薄膜的方法，其特征在于：步驟（1）中所述的微球為二氧化硅或聚苯乙烯微球，微球粒徑為5-2000nm。

3.根據權利要求1所述的電沉積聚酰胺酸制備三維有序多孔聚酰亞胺薄膜的方法，其特征在于：步驟（1）中所述的基板為ITO玻璃、金屬板或硅片。

4.根據權利要求1所述的電沉積聚酰胺酸制備三維有序多孔聚酰亞胺薄膜的方法，其特征在于：步驟（2）中所述的極性有機溶劑為二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或它們的混合物。

5.根據權利要求1所述的電沉積聚酰胺酸制備三維有序多孔聚酰亞胺薄膜的方法，其特征在于：步驟（2）中所述的縛酸劑為三乙胺或三丙胺，所述的乳化劑為甲醇。

6.根據權利要求1所述的電沉積聚酰胺酸制備三維有序多孔聚酰亞胺薄膜的方法，其特征在于：步驟（4）中所述的刻蝕劑為氫氟酸、氫氟酸氨水溶液或四氫呋喃；氫氟酸及氫氟酸氨的質量分數為5-40％。

7.根據權利要求1所述的電沉積聚酰胺酸制備三維有序多孔聚酰亞胺薄膜的方法，其特征在于：步驟（5）中所述的熱處理溫度與時間為：100℃下1h，200℃下1h，300℃下2-5h，升溫度率為1-10℃/min。

8.根據權利要求1所述的電沉積聚酰胺酸制備三維有序多孔聚酰亞胺薄膜的方法，其特征在于：步驟（5）中所述的惰性氣體為氬氣或氮氣。