[發明專利]一種聚酰亞胺高溫介電復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810989532.0
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN108997754B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 胡國華;吳丙釗;王珊;熊傳溪
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K7/00;C08K3/38;C08K3/30;C08J5/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;閉釗

本發明的目的在于提供一種聚酰亞胺高溫介電復合膜材料及其制備方法，該復合膜由六方氮化硼納米片、二硫化鉬納米片中的至少一種與聚酰亞胺共混而成，其中六方氮化硼納米片的質量分數為6％?12％，二硫化鉬納米片的質量分數為1％?2％。納米片填料的引入不僅提高了聚酰亞胺膜的熱性能，同時還改善了傳統PI膜不曾涉及的高溫介電性能。該復合膜在常溫下具有較低的介電損耗、較高的擊穿強度、儲能密度和儲能效率，在150℃高溫下仍然保持較低的電導損耗以及較高的擊穿場強和儲能密度。

技術領域

本發明涉及復合薄膜材料技術領域，具體涉及一種聚酰亞胺高溫介電復合膜及其制備方法。

背景技術

電力儲能的關注日益增加，也極大的引發了科學家對柔性電介質材料研究的興趣。為了滿足新興高能量密度(UE)-電容器在混合動力汽車、電子武器系統等方面的應用，對先進介電材料包括高能量、高功率密度、良好加工性能、環保、靈活的能量存儲等各方面性能提出了更高的要求，尤其在耐高溫方面提出了更大的挑戰。

聚酰亞胺(PI)是指主鏈上含有酰亞胺環(-CO-NH-CO-)的一類聚合物，其中以含有酞酰亞胺結構的聚合物最為重要。聚酰亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領域。聚酰亞胺是綜合性能最佳的有機高分子材料之一，耐高溫達400℃以上，長期使用溫度范圍-200～300℃，并且無明顯熔點，具有高絕緣性能。

二硫化鉬是(MoS₂)是一種帶有銀灰色金屬光澤的黑色固體粉末，具有較好的疏水性，可溶于濃酸，表現出優異的耐摩擦磨損特性。由MoS₂粉末剝離制成的MoS₂納米片，具有獨特的催化性能、光學性能、壓電性能，因而被廣泛關注。與石墨烯不同的是，MoS₂納米片隨著層數減少，特別是減少為單原子層時，其能帶隙從間接能帶隙1.2eV轉變為直接能帶隙1.9eV，較強的熒光效應可歸因于能帶隙轉變產生的電子結構改變。此外，MoS₂納米片獨特的結構特征和物理化學特性使其成為柔性電子器件中的重要原料。二硫化鉬還是半導體材料，將其引入復合材料中可以改善介電性能。

六方氮化硼(h-BN)與石墨結構相似，兩者擁有許多共同特性，如沿垂直于基面的各向異性、高機械強度、良好的導熱性和潤滑性。將六方氮化硼剝離為納米片狀結構，填充到復合材料中可以增加界面極化作用，有助于提高基體的擊穿強度何高溫介電性能。

純聚酰亞胺膜材料的綜合性能并不完美，通常需要與其他填料一起制成復合材料，所用的填料包括氮化硼或氮化鋁粉末(CN106380844B、CN106084219B、CN104892968B)、鈦酸鋇(CN108059725A)、二硫化鉬(CN105037765A)、金屬氧化物(CN106832361A)等等。這些聚酰亞胺膜材料更多的關注熱性能(耐高/低溫或導熱性)，存在工藝和成分復雜、無機填料填充量大、填料與基體界面作用較弱等不足，并且很少涉及聚酰亞胺復合膜材料的介電性能研究，尤其是高溫(150℃)介電性能研究。

發明內容

本發明的目的在于解決現有聚酰亞胺膜材料存在的高溫介電性能不夠好的問題，提供一種二硫化鉬納米片、六方氮化硼納米片填充改性的聚酰亞胺復合膜材料，該膜材料具有優異的柔韌性好、高溫介電性能和熱穩定性。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種聚酰亞胺高溫介電復合膜，由六方氮化硼納米片、二硫化鉬納米片中的至少一種與聚酰亞胺共混而成，其中六方氮化硼納米片的質量分數為6％-12％，二硫化鉬納米片的質量分數為1％-2％。

本發明的另一目的在于提供上述聚酰亞胺高溫介電復合膜的制備方法，包括以下步驟：

(a)制備聚酰胺酸；

(b)制備六方氮化硼納米片(BNNS)和二硫化鉬納米片；