[發明專利]碳管膜在制備各向異性聚合物中的應用

有效

• 申請號: 201710191774.0
• 申請日: 2015-04-23
• 公開（公告）號: CN107189403B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 封偉;李雙雯;馮奕鈺
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L79/08;C08L25/06;C08L27/18;C08K9/04;C08K7/24;C08J5/18
• 代理公司: 12214 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王秀奎

本發明公開碳管膜在制備各向異性聚合物中的應用，將聚酰亞胺酸旋涂到改性碳管膜進行碳管膜復合，在50?400℃范圍內退火。本發明方法簡單，周期短，快捷高效，易于操作、成本低，取向碳管膜的加入顯著提高了復合薄膜材料的力學性能，并且在面內水平和垂直方向呈現明顯的各向異性。

本發明申請是母案申請“具有各向異性的聚合物/碳管復合薄膜材料的制備方法”的分案申請，母案申請的申請號為201510195613X，申請日為2015年4月23日。

技術領域

本發明涉及一種具有各向異性的聚合物/碳管復合薄膜材料的制備方法，其在航空航天、電子信息、汽車工業等領域都有重要的應用前景。屬于復合材料的制備領域。

背景技術

近年來，高分子復合材料在能源、信息、電子、分子器件等方面有著廣泛的應用，而具有各向異性的高分子復合材料為復合材料的應用提供了更大的潛在空間。材料的取向可以使材料在三維方向上的潛能得到充分發揮，同時使材料的力學、電學等性能在取向方向上也得到極大改進，這為高分子材料在軍事、電子、包裝等領域的應用提供了可能(D.Weller et al.,“High K/sub U/Materials Approach to 100Gbits/in/sup 2/,”IEEETransactions on Magnetics 36,no.1(2000):10–15)。

聚合物材料由于具有柔性、輕質、強韌等特點，在微電子封裝、印刷電路板和柔性器件等領域擁有很大的發展潛力。聚酰亞胺、聚砜、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚芳酯等，作為特種工程塑料，具有金屬及無機材料無法比擬的有點，可以在150℃以上長期使用。例如，聚酰亞胺是一類重要的高性能聚合物，具有良好的力學性能，耐磨性，耐溫性，絕緣性及化學穩定性(Thomas Caulfield,“Book Reviews,”1989,80–81)。芳香族聚酰亞胺是一類半結晶性的聚合物材料，可以通過控制制備條件和退火工藝實現結晶取向(T.P.Russell,H.Gugger,and J.D.Swalen,“In-Plane Orientation of Polyimide,”Journal of PolymerScience:Polymer Physics Edition 21,no.9(September 1983):1745–56)。復合材料的各向異性是由聚合物基質和填料共同決定的。通過添加填料，制備具有各向異性的復合材料已有報道(Qian Jiang et al.,“Mechanical,Electrical and Thermal Properties ofAligned Carbon Nanotube/polyimide Composites,”Composites Part B:Engineering56(January 2014):408–12.Mizuka Tanimoto et al.,“Anisotropic ThermalDiffusivity of Hexagonal Boron Nitride-Filled Polyimide Films:Effects ofFiller Particle Size,Aggregation,Orientation,and Polymer Chain Rigidity.,”ACSApplied Materials&Interfaces 5,no.10(May 22,2013):4374–82)。但是目前制備的各向異性材料均為面內和垂直方向各向異性，并且需在填料的添加量很大的情況下才呈現出各向異性，浪費資源。因此，若想在添加較少導熱填料的情況下實現材料的高各向異性，還需要探索一種性能更優異的復合材料。中國專利201310652749X、200910070631X和2007100594902陸續報道了有關碳納米管纖維和薄膜的制備設備和方法，以此設備和方法可以通過工藝調整得到基于碳納米管纖維和薄膜，并可進行有關方向的取向生長。

發明內容