[發明專利]一種聚酰亞胺/石墨烯納米帶復合薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201610388416.4
• 申請日: 2016-06-02
• 公開（公告）號: CN105820572B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 劉曉旭;張增鳳;孫曉楠
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K3/04;C08J5/18;C08G73/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種制備水溶性聚酰亞胺的方法及制備復合薄膜的方法。

背景技術

聚酰亞胺是一種含有酰亞胺環的高耐熱性絕緣聚合物材料，同時還兼具良好的機械性能，高電氣絕緣性能，優異的化學穩定性、強的耐輻射性等，隨著電力電子，航空航天、柔性電子產業的高速發展，這種具被認為是“解決問題的能手”聚酰亞胺高分子材料在工業上得到了快速的發展，其已廣泛應用在變頻電機，軍工、航空航天、微電子、納米液晶、分離膜等多個領域，為了滿足其多樣性的應用需求，各種聚酰亞胺基復合材料得到了工業界和學者們的廣泛關注，目前被研究的聚酰亞胺多數是在氮甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)等有機溶劑通過單體聚合獲得的，這些有機溶劑不但價格昂貴且有一定的毒性，這對限制了其工業應用范圍，阻礙了一些親水的增強相對聚酰亞胺的改性應用，因此利用水代替有機溶劑型聚酰亞胺前驅體制備已經成為當今化工領域的一個被廣為關注的研究方向。利用碳納米管與石墨烯等為增強體制備聚酰亞胺基復合材料，已經得到了學者的廣泛研究，但是也面臨主要兩個問題，第一就是碳納米管與石墨烯在聚酰亞胺基體中的分散問題；第二個是聚酰亞胺/碳材料復合會提高復合材料的導電性，這與聚酰亞胺多應用與電氣絕緣領域相互矛盾。

發明內容

本發明的目的是要解決現有碳納米管與石墨烯不能在聚酰亞胺基體中均勻分散，制備的復合薄膜導電性高，應用到電氣絕緣領域收到限制的問題，而提供一種聚酰亞胺/石墨烯納米帶復合薄膜的制備方法。

一種聚酰亞胺/石墨烯納米帶復合薄膜的制備方法，是按以下步驟完成的：

一、制備水溶性聚酰亞胺：

①、制備聚酰胺酸溶液：

將4,4′-二氨基二苯醚加入到有機溶劑中，再在攪拌速度為100r/min～300r/min下攪拌反應60min，再在超聲功率為300W下超聲6h～12h，得到二胺溶液；在冰水浴和攪拌速度為100r/min的條件下將二酐分5次加入到二胺溶液中，得到粘稠狀的聚酰胺酸溶液；

步驟一①中所述的4,4′-二氨基二苯醚的質量與有機溶劑的體積比為3g:(40mL～60mL)；

步驟一①中所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮或N-二甲基甲酰胺；

步驟一①中所述的二酐為聯苯型二酐或均苯型二酐；所述的聯苯型二酐為3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐；所述的均苯型二酐為均苯四甲酸二酐；

步驟一①中所述的二酐與4,4′-二氨基二苯醚的摩爾比為1:1；

②、向步驟一①中得到的粘稠狀的聚酰胺酸溶液中加入弱堿性試劑，再在氮氣氣氛和攪拌速度為100r/min～300r/min下攪拌反應20h～30h，再以去離子水為清洗劑，離心清洗5次～10次，去除上清液，得到水溶性聚酰亞胺；

步驟一②中所述的聚酰胺酸溶液與弱堿性試劑的體積比為10:1；

二、制備石墨烯納米帶溶液：

將碳納米管和氧化劑加入到濃酸中，得到混合物A；將混合物A在冰水浴和攪拌速度為100r/min～300r/min下攪拌反應1h～2h；再將混合物A加熱至60℃，再在60℃下保溫1h～3h，再在離心速度為6000r/min～8000r/min下離心10min～15min，去除上清液，得到固體B；首先使用質量分數為5％～10％的鹽酸清洗固體B1次～2次，再使用蒸餾水清洗固體B5次～10次，得到石墨烯納米帶；將石墨烯納米帶溶解到去離子水中，得到石墨烯納米帶溶液；

步驟二中所述的碳納米管的質量與濃酸的體積比為1g:(80mL～100mL)；

步驟二中所述的碳納米管的質量與氧化劑的質量比為1:(5～8)；

步驟二中所述的石墨烯納米帶溶液中石墨烯納米帶的質量分數為1％～5％；

三、制備復合薄膜：

①、將步驟一②中得到的水溶性聚酰亞胺溶解到去離子水中，得到水溶性聚酰亞胺溶液；

步驟三①中所述的水溶性聚酰亞胺的質量與去離子水的體積比為5g:(10mL～20mL)；