[發明專利]一種聚酰亞胺基復合氣凝膠的制備方法及產品

有效

• 申請號: 201610315959.3
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN107365425B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 劉天西;左立增;張由芳;樊瑋;尹一戈;董玥
• 申請（專利權）人: 復旦大學;圣戈班研發（上海）有限公司
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08L79/08;C08K3/04
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰;肖華

本發明公開了一種聚酰亞胺基復合氣凝膠的制備方法及其產品。制備所述的聚酰亞胺基復合氣凝膠的原料組成包括：一種或多種水溶性聚酰亞胺前驅體?聚酰胺酸、氧化石墨烯。其制備過程包括：(1)將氧化石墨烯的水分散液與聚酰亞胺的水溶性前驅體聚酰胺酸按照一定的比例混合均勻，通過溶膠?凝膠過程和冷凍干燥技術，制備出氧化石墨烯?聚酰胺酸氣凝膠；(2)通過熱亞酰胺化過程，制備出石墨烯?聚酰亞胺氣凝膠。本發明制備聚酰亞胺復合氣凝膠的方法簡單易行，所制備的復合氣凝膠不但微觀形貌可控而且性能可調。此外，所制備的聚酰亞胺基復合氣凝膠具有優異的阻燃性，是一種理想的隔熱材料和阻燃材料。

技術領域

本發明屬于新型納米材料-高分子基多孔復合氣凝膠的制備技術領域，具體來說，涉及一種聚酰亞胺基復合氣凝膠的制備方法及產品。

背景技術

近年來，氣凝膠以其高孔隙率(80-99.8％)、高比表面積(200-1000m²/g)、低密度(0.1g/cm³)以及低熱導率(0.05W/(m·K))等特性在阻燃、隔熱、隔音等方面表現出廣闊的應用前景。

目前，研究較為廣泛的氣凝膠是以二氧化硅(SiO₂)為基體材料的無機氣凝膠。雖然SiO₂氣凝膠具有優越的高溫穩定性和較低的熱導率，但是SiO₂氣凝膠存在制備工藝復雜、成本高、易碎等問題，因而其在使用中受到限制。

與SiO₂氣凝膠相比，高分子基氣凝膠由于具有低成本、易成型、高孔隙率、低密度、低熱導率等特性而受到廣泛關注。因而，高分子基氣凝膠逐漸在隔熱、隔音和介電等材料的研究中用作基體材料。然而，高分子基氣凝膠普遍存在力學性能差(壓縮模量通常為0.3-5.8MPa)、熱穩定性能差(熱分解溫度270℃))、易燃(極限氧指數，LOI34)等問題。究其原因，主要是由聚合物基體本身的力學性能差和熱分解溫度低引起的。因此，為開發環境友好型的高分子基體并擴展高分子基氣凝膠的應用領域需要選擇具有良好力學性能以及高分解溫度的水溶性高分子基體，同時需要選擇合適的納米粒子以增強氣凝膠的性能并解決納米填料在基體中的分散問題。

發明內容

本發明是針對目前高分子基氣凝膠存在的力學性能差、熱穩定性差、易燃等不足，使用受限的問題，提出一種聚酰亞胺氣凝膠材料的制備方法和產品。

本發明提供一種聚酰亞胺基復合氣凝膠的制備方法，制備原料包含氧化石墨烯、一種或多種水溶性聚酰亞胺前驅體-聚酰胺酸，其中氧化石墨烯與聚酰胺酸的質量比為0.2:100-10:100，其制備過程包含如下步驟：

(1)將氧化石墨烯分散于去離子水中，超聲得到穩定分散的氧化石墨烯分散液；

(2)在所述的氧化石墨烯分散液中加入5-50μL的20-80％的水合肼和30-150μL的20-28％的氨水溶液，在50-100℃下攪拌加熱，得到至少部分還原的氧化石墨烯分散液；

(3)將水溶性聚酰胺酸溶于步驟(2)的分散液中得到至少部分還原的氧化石墨烯-聚酰胺酸溶液；

(4)將步驟(3)所得到的至少部分還原的氧化石墨烯-聚酰胺酸溶液超聲后放置一段時間，通過溶膠-凝膠過程得到至少部分還原的氧化石墨烯-聚酰胺酸水凝膠；

(5)將步驟(4)所得到的至少部分還原的氧化石墨烯-聚酰胺酸水凝膠預冷一段時間，再將其轉移至冰箱或液氮中冷凍為固體，隨后在冷凍干燥機中冷凍干燥，得到至少部分還原的氧化石墨烯-聚酰胺酸氣凝膠；

(6)在氮氣氛圍中對至少部分還原的氧化石墨烯-聚酰胺酸氣凝膠進行熱亞酰胺化，制備出至少部分還原的氧化石墨烯-聚酰亞胺氣凝膠。