[發明專利]一種羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201910271428.2
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109929129A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 晁敏;李彥明;雷淼;王偉峰;顏錄科;周振君
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/08;C08G73/10;C08K9/02;C08K3/04
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝;段娜娜

本發明涉及一種羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜及其制備方法。該制備包括如下步驟：(1)提供羧基化碳納米管；(2)將二胺單體和溶劑混合后在冰浴條件下攪拌，然后在冰浴條件下分批次加入二酐單體，反應得到聚酰胺酸溶液；(3)將羧基化碳納米管超聲分散在液體中，然后與聚酰胺酸溶液混合，室溫下攪拌，得到聚酰胺酸/碳納米管復合溶液；(4)將聚酰胺酸/碳納米管復合溶液刮涂在玻璃板上，在真空條件下進行熱亞胺化，得到羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜。本發明得到的羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜中的碳納米管具有良好的分散性，復合薄膜具有較高的導熱性能。

技術領域

本發明涉及聚酰亞胺薄膜制備技術領域，尤其涉及一種羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜及其制備方法。

背景技術

聚酰亞胺是具有良好綜合性能的有機高分子材料中的典型代表，具有突出的耐高低溫性能，沒有明顯的熔點，絕緣性能尤其突出，通常以薄膜形式作產品。早期是利用聚酰亞胺薄膜優異的耐熱絕緣性而使其應用在電機當中的，它的存在能夠提高電機的高溫熱穩定性，而目前聚酰亞胺薄膜已廣泛應用在航空、航天、微電子、納米技術、液晶技術、分離膜技術及激光技術等領域。隨著應用領域的擴大以及人們對各領域的技術效果都提出更加苛刻的要求，如何使其性能進一步提高成為限制聚酰亞胺薄膜再發展的重大問題。

碳納米管可以看做是由一層或者多層石墨片按照一定螺旋角卷曲而成的、直徑為納米量級的圓柱殼體，具有彈性大、良好的電、機械、熱和磁學性能、絕緣性好、強度高、密度低，高比表面積和高的化學穩定性、疏水性強等優點，是一類非常有價值的導熱填料。

碳納米管應用于聚酰亞胺復合薄膜中存在容易團聚、分散不均的問題，同時導熱性也較低，該些缺陷限制了碳納米管在聚酰亞胺薄膜中的。

發明內容

本發明的目的之一在于為了解決上述聚酰亞胺薄膜導熱率低的技術問題而提出了一種制備羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法，該羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜具有較高的導熱率。

本發明的目的之二在于解決單純的碳納米管和聚酰亞胺復合后分散不均、容易團聚的問題，該方法制備的羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜具有良好的分散性，使得性能進一步得到提高。

本發明的目的之三在于提供上述羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法，該方法先制備出聚酰亞胺的前驅體聚酰胺酸，再加入羧基化的碳納米管，經過熱亞胺化處理得到羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜，酸化后的碳納米管均勻分散在聚酰亞胺中。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)提供羧基化碳納米管；

(2)將二胺單體和溶劑混合后在冰浴條件下攪拌，然后在冰浴條件下分批次加入二酐單體，反應得到聚酰胺酸溶液；

(3)將羧基化碳納米管超聲分散在液體中，然后與聚酰胺酸溶液混合，室溫下攪拌，得到聚酰胺酸/碳納米管復合溶液；

(4)將聚酰胺酸/碳納米管復合溶液刮涂在玻璃板上，在真空條件下進行熱亞胺化，得到羧基化碳納米管/聚酰亞胺復合薄膜。

優選地，所述羧基化碳納米管采用如下方法進行制備：

將碳納米管放入濃硫酸和濃硝酸的混酸溶液中進行超聲處理，再置于70～80℃下攪拌，然后加入去離子水靜置沉淀；

倒出上清液，將下層懸浮液離心，離心后的固體先用水洗滌下來并干燥，再加入N,N-二甲基乙酰胺，離心，離心后的固體用N,N-二甲基乙酰胺洗滌下來，然后干燥，得到羧基化碳納米管。

優選地，所述碳納米管為多壁碳納米管。