[发明专利]聚酰亚胺高介电复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种聚酰亚胺高介电复合材料，其特征在于，所述复合材料以聚酰亚胺为基体相，改性石墨烯和纳米钛酸钡为无机相，在所述复合材料中，各组分的质量百分数为：

改性石墨烯   0.5～3.0wt%；

纳米钛酸钡   9.6～29.8wt%；

聚酰亚胺     69.7～87.4wt%。

2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺高介电复合材料，其特征在于，所述改性石墨烯是用对苯二胺接枝改性的石墨烯。

3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺高介电复合材料，其特征在于，所述改性石墨烯的表面含有化学接枝的聚酰亚胺。

4.一种聚酰亚胺高介电复合材料的制备方法，其特征在于，含有以下步骤：

   （1）氧化石墨烯的改性

① 取一定量的氧化石墨加入到20～40ml二氯亚砜与0.5～2ml无水二甲基甲酰胺的混合溶液中，经超声30～60分钟剥离；在氮气保护下，在70～80℃的温度条件下，温和反应12～24小时，获得氧化石墨的酰氯化产物；

过多的二氯亚砜通过减压蒸馏法去除；

② 在步骤（1）①获得的反应产物中加入50～100ml无水二甲基甲酰胺，密封超声分散，备用；将过量的对苯二胺溶解在10ml的无水二甲基甲酰胺中注射进反应器；在氮气保护下于60～120℃反应24～72小时，将生成的产物抽滤、洗涤，并于60～80℃下真空干燥12～24小时，得到对苯二胺功能化改性的石墨烯；

（2）聚酰胺酸预聚体的制备

① 取适量步骤（1）②制备的对苯二胺功能化改性的石墨烯，将之与纳米钛酸钡一起加入到有机溶剂中，每1mg对苯二胺功能化改性的石墨烯对应1～2ml的有机溶剂，经超声30～60分钟形成稳定的悬浮液；

② 在步骤（2）①获得的悬浮液中加入一定摩尔量的二胺单体，待二胺单体溶解后，加入等摩尔量的二酸酐单体，待二酸酐单体全部溶解后，在氮气保护下于室温下强力搅拌反应6～24小时，得到聚酰胺酸的预聚体溶液；

（3）复合材料的热交联

① 将步骤（2）②获得的聚酰胺酸预聚体溶液置于洁净的玻璃板上浇注成膜，所述浇注成膜的干膜的厚度为100                                               ～150；然后，在60～80℃的真空条件下去除有机溶剂；

② 将步骤（3）①制备的膜采用程序升温的方法进行热处理，使其固化交联；选择的升温速率为100～200℃/小时，分别升温至50℃、100℃、150℃、200℃以及300℃，并须在所述各升温点保温30～60分钟，经自然冷却至室温后，获得改性的聚酰亚胺高介电复合材料。

5.根据权利要求4所述的聚酰亚胺高介电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）①所述的氧化石墨为通过Hummers法制备的氧化石墨。

6.根据权利要求4所述的聚酰亚胺高介电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）②所述的对苯二胺:氧化石墨的质量比为5～15:1。

7.根据权利要求4所述的聚酰亚胺高介电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）①所述的纳米钛酸钡为粒径在50～100nm的纳米钛酸钡。

8.根据权利要求4所述的聚酰亚胺高介电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）①所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。

9.根据权利要求4所述的聚酰亚胺高介电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）②所述的二酸酐单体为均苯四甲酸二酐、二苯醚四羧酸二酐、二苯甲酮四羧酸二酐中的一种。

10.根据权利要求4所述的聚酰亚胺高介电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）②所述的二胺单体为4,4’-二氨基二苯醚、对苯二胺、二氨基二苯甲烷中的一种。

11.根据权利要求4所述的聚酰亚胺高介电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）②所述的二酸酐单体是待二胺单体溶解后，分3～5次加入。