[发明专利]一种各向异性聚酰亚胺气凝胶材料及其制备方法

权利要求书

1.一种聚酰亚胺/无机纳米粒子复合气凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将聚酰胺酸加入到去离子水中，然后滴加有机碱并搅拌，配制成聚酰胺酸盐的水溶液；

(2)将称量的无机纳米粒子加入去离子水中，超声分散，得到分散均匀的无机纳米粒子水悬浮液；将上述无机纳米粒子水悬浮液加入步骤(1)制备的聚酰胺酸盐水溶液中，搅拌2h得到聚酰胺酸盐/无机纳米粒子悬浮液；

(3)将步骤(2)制备的聚酰胺酸盐/无机纳米粒子悬浮液倒入模具中，再将其放入装有-10～-80℃冷冻液的容器中冷冻，冷冻液的液面高于模具中的液面；冻成固体后，冷冻干燥，升温至270±5℃进行热亚胺化，得到聚酰亚胺/无机纳米粒子复合气凝胶材料；

步骤(1)中，聚酰胺酸与水质量比为5：95，聚酰胺酸与有机碱的质量比为：1:0.397～0.793；步骤(2)中，聚酰胺酸与无机纳米粒子的质量比为100:4；所述的无机纳米粒子为碳纳米管。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的有机碱选自三乙醇胺、三乙胺、三丙胺、喹啉、三乙烯二胺、三正丁胺；和/或，所述的聚酰胺酸与有机碱的质量比为1:0.476。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的有机碱为三乙胺。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的超声分散为先在超声波清洗机上超声分散2h，而后在超声波细胞粉碎机上超声分散0.5h；和/或，所述的聚酰胺酸与无机纳米粒子的质量比为100:2～8；和/或，所述无机纳米粒子的粒径为10～800nm。

5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的冷冻液为：干冰与甲醇混合物、干冰与丙酮混合物、干冰与乙醇混合物、干冰与正丙醇混合物、干冰与正丁醇混合物、液氮；和/或，所述的冷冻温度为-25～-65℃；和/或，所述冷冻干燥条件为：-40～-50℃，压力10～20Pa，72～80h；和/或，所述的升温为梯度升温，升温过程为：由室温升温至80℃后保温0.5h，由80℃升温至100℃后保温1h，由100℃升温至120℃后保温1h，由120℃升温至150℃后保温1h，由150℃升温至180℃后保温0.5h，由180℃升温至200℃后保温1h，由200℃升温至250℃后保温1h，由250℃升温至270℃后保温2h。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的冷冻液为：干冰和乙醇的混合物。

7.一种聚酰亚胺/无机纳米粒子复合气凝胶，其特征在于：它是权利要求1～6任一项所述制备方法制备而得，所述气凝胶孔结构和性能具有各向异性。

8.根据权利要求7所述的复合气凝胶材料，其特征在于：所述的各向异性为：水平方向和竖直方向孔结构和性质不同，所述性能为力学性能、导电性能、电磁屏蔽性能、导热性能、吸附性能、阻尼性能。

9.根据权利要求8所述的复合气凝胶材料，其特征在于：所述性能为力学性能。

10.一种权利要求7～9任一项所述的复合气凝胶材料用途，其特征在于：可用于制备低介电材料、电磁屏蔽材料、物质吸附材料、物质分离材料、隔热防护材料、声阻尼材料、催化剂和药物载体。