[發明專利]一種有序孔結構聚酰亞胺/石墨烯基復合碳泡沫及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 202111329089.2
• 申請日: 2021-11-10
• 公開（公告）號: CN113929077A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 劉鵬波;蔣欣悅;鄒華維
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01B32/184;C08J9/28;C08L79/08;C08K3/04;H05K9/00
• 代理公司: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51222
• 代理人: 肖柯岑;張娟

1.一種碳泡沫，其特征在于，它是以聚酰亞胺和石墨烯制成的復合碳泡沫。

2.如權利要求1所述的碳泡沫，其特征在于，所述聚酰亞胺和石墨烯的質量比為100:(5～20)。

3.如權利要求2所述的碳泡沫，其特征在于，所述聚酰亞胺和石墨烯的質量比為100:(15～20)。

4.如權利要求1～3任一項所述的碳泡沫，其特征在于，它是以聚酰亞胺為基體，石墨烯為填料的復合泡沫經碳化制備而成的復合碳泡沫。

5.如權利要求4所述的碳泡沫，其特征在于，所述復合泡沫是：以聚酰胺酸、氧化石墨烯為原料，在水中分散均勻形成分散液后置于模具中，使用冷凍液冷凍，再進行冷凍干燥、熱亞胺化制得。

6.如權利要求5所述的碳泡沫，其特征在于，所述冷凍是定向冷凍，所述定向冷凍的方法為：將裝有分散液的模具底部與冷凍液上表面貼合，進行冷凍。

7.權利要求1～6任一項所述的碳泡沫的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將聚酰胺酸、氧化石墨烯加入水中，再加入有機堿攪拌、分散均勻，得到水分散液；

(2)將步驟(1)制備的水分散液倒入模具中，使用冷凍液冷凍后，冷凍干燥，得凍干的樣品；

(3)將步驟(2)得到的凍干的樣品熱亞胺化，得到復合泡沫；

(4)將步驟(3)制得的復合泡沫碳化，即得復合碳泡沫。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述聚酰胺酸和氧化石墨烯的質量比為100:(5～20)；所述聚酰胺酸和水的質量比為(0.5:99.5)～(15:85)，優選為5:95；所述聚酰胺酸和有機堿的質量比為100:(39.7～79.3)，優選為100:47.6；

和/或，步驟(2)中，所述冷凍液為加有干冰的乙醇，所述冷凍液的溫度為-30～-75℃，優選為-70℃；所述冷凍干燥的溫度為-50～-60℃，壓強為5～15Pa，時間為80～100h；

和/或步驟(3)中，所述熱亞胺化的方法為在下列條件下程序升溫：75～85℃，0.5h；95～105℃，1h；115～125℃，1h；145～155℃，1h；175～185℃，0.5h；195～205℃，1h；245～255℃，1h；265～275℃，2h；

優選的，所述熱亞胺化的方法為在以下條件下程序升溫：80℃，0.5h；100℃，1h；120℃，1h；150℃，1h；180℃，0.5h；200℃，1h；250℃，1h；270℃，2h；

和/或步驟(4)中，所述碳化的方法為在惰性氣氛下，程序升溫：從室溫升溫到800～1200℃，升溫速率2～10℃/min，保溫1～3h；

優選的，所述碳化的方法為在氮氣氣氛下，程序升溫：從室溫升溫到800℃，升溫速率5℃/min，保溫2h。

9.如權利要求7或8所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述冷凍為定向冷凍，所述定向冷凍的方法為：將裝有分散液的模具底部與冷凍液上表面貼合，進行冷凍。

10.權利要求1～6任一項所述的碳泡沫在隔熱防護和/或電磁屏蔽材料中的用途。