[發明專利]一種聚酰亞胺和氧化石墨烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910602844.6
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110194896A
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 李輝
• 申請（專利權）人: 渤海船舶職業學院
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K3/04
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 周婷

本發明公開一種聚酰亞胺和氧化石墨烯復合材料，包括：聚酰亞胺；氧化石墨烯；其中，所述氧化石墨烯占所述聚酰亞胺的質量分數為0.5～2.0％。通過控制氧化石墨烯占聚酰亞胺的質量分數，提高聚酰亞胺的力學性能。本發明還提供一種聚酰亞胺和氧化石墨烯復合材料的制備方法，控制氧化石墨烯占雙(4?氨基苯基)醚和均苯四甲酸二酐的總質量的質量分數以及鋪設厚度和干燥溫度，提高聚酰亞胺的力學性能。

技術領域

本發明涉及聚酰亞胺和氧化石墨烯復合材料制備技術領域，更具體的是，本發明涉及一種聚酰亞胺和氧化石墨烯復合材料及其制備方法。

背景技術

石墨烯首次發現于2004年，是由英國曼徹斯特大學的Geim課題組用微機械分離的方法從高定向熱裂解石墨上剝離所得，它是由SP²雜化的碳原子緊密堆積形成的具有單層二維蜂窩狀晶格結構的炭材料。特殊的二維結構賦予石墨烯諸多優異性能，例如其單層厚度僅為0.335nm，理論強度約130GPa，比表面積理論上可高達2630m²/g，透光率高達97.7％，電子遷移率高達2×10⁵cm²/(V·s)。

石墨烯已在電子、能源、化學等諸多領域得到了日益廣泛的研究與應用。有研究者利用石墨烯的優良特性，將其作為一種有效的納米填料，引入多種高分子聚合物中，以期改善其各方面的性能，目前見諸報道的有石墨烯與環氧樹脂、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚氨酯等高分子聚合物的復合材料。但是由于石墨烯極易因吸附作用而發生團聚，所以在實際應用中通常采用共價鍵或非共價鍵修飾的方法，向石墨烯分子中引入氨基、羥基、羧基等活性基團，以提高其分散性，從而使其能夠更好的分散于高分子聚合物基體中。

發明內容

本發明的一個目的是設計開發了一種聚酰亞胺和氧化石墨烯復合材料，包括聚酰亞胺和氧化石墨烯，并控制氧化石墨烯占聚酰亞胺的質量分數，提高聚酰亞胺的力學性能。

本發明的另一個目的是設計開發了一種聚酰亞胺和氧化石墨烯復合材料的制備方法，控制氧化石墨烯占雙(4-氨基苯基)醚和均苯四甲酸二酐的總質量的質量分數以及鋪設厚度和干燥溫度，提高聚酰亞胺的力學性能。

本發明提供的技術方案為：

一種聚酰亞胺和氧化石墨烯復合材料，包括：

聚酰亞胺；

氧化石墨烯；

其中，所述氧化石墨烯占所述聚酰亞胺的質量分數為0.5～2.0％。

一種聚酰亞胺和氧化石墨烯復合材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：將氧化石墨烯置于N,N-二甲基甲酰胺溶液中，超聲分散后加入雙(4-氨基苯基)醚，攪拌充分，分三次加入均苯四甲酸二酐，氮氣保護下攪拌10～14h，得到粘稠狀聚酰胺酸和氧化石墨烯混合液；

其中，加入雙(4-氨基苯基)醚和均苯四甲酸二酐的質量比為1：1～1：1.1，所述氧化石墨烯占雙(4-氨基苯基)醚和均苯四甲酸二酐的總質量的質量分數為0.5～2.0％；

步驟2：將所述聚酰胺酸和氧化石墨烯混合液置于玻璃片上，控制鋪設厚度滿足：

式中，D為鋪設厚度，ω為氧化石墨烯占雙(4-氨基苯基)醚和均苯四甲酸二酐的總質量的質量分數，e為自然對數的底數，η為粘稠狀聚酰胺酸和氧化石墨烯混合液的粘度，D₀為基礎鋪設厚度；

真空干燥，控制干燥溫度滿足：

式中，T_d為干燥溫度，V為N,N-二甲基甲酰胺溶液的體積，V₀為總體積，T₀為基礎溫度，T₀＝56℃；