[发明专利]一种石墨烯复合聚酰亚胺树脂的聚合物及其制备与应用

说明书

本发明提出了一种石墨烯复合聚酰亚胺树脂的聚合物及其制备与应用，该聚合物包括以下百分含量组分：石墨烯0.2‑1.5％、钛白粉1‑5％、硅溶胶0.5‑6％、含氟丙烯酸酯共聚物2‑10％、聚酰亚胺树脂余量，本发明通过合理的组分配比和工艺改进制得的聚合物结构导电性强，微观网络结构稳定，组分间通过化学改性联合，力学性能、电学性能均具有明显的提升，将该聚合物用于聚酰亚胺导电薄膜，表层均匀平整，导电效果强，抗静电性好，综合机械强度高。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种石墨烯复合聚酰亚胺树脂的聚合物及其制备与应用。

背景技术

高分子导电材料，是一类具有导电功能、电导率在10^-6S/m以上的聚合物材料。按照电性能分类，可分为：绝缘体、防静电体、导电体、高导体。一般用体积电阻率表示，体积电阻率在10¹⁰Ω·cm以上的称为绝缘体；体积电阻率在10⁴-10⁹Ω·cm范围内的称作半导体或防静电体；体积电阻率在10⁴Ω·cm以下的称为导电体；体积电阻率在100Ω·cm以下甚至更低的称为高导体。

目前，航空航天事业的蓬勃发展对于高分子材料的需求越来越迫切，但是由于太空环境的影响，对于高分子材料的各方面性能都有了苛刻的要求。聚酰亚胺作为一种高耐热的材料，同时还具备高化学稳定性、高机械性能、高耐辐射性与高度可加工性，在航天事业上有很大的应用空间。但是聚酰亚胺的电阻率较高，电子在材料里不容易移动，积攒的电荷难以扩散，就会形成静电，而静电在航天领域是极其危险的，容易破坏航空器材，损坏电子元件。

石墨烯作为一种新型的碳材料，其具有特殊的二维结构，电子可以在其表面几乎没有阻力的迅速移动，因此具有良好的导电性，另外，石墨烯在热学、电学、力学方面都具有极其优秀的性能，远高于其他的无机材料，而这些正是一些高分子聚合物所欠缺的，所以石墨烯/高分子复合材料在各个研究机构中逐渐被重视。

目前，对于石墨烯改性聚酰亚胺复合材料已有了大量的报道，但仍存在这制备繁琐、污染大，且最终复合材料的性能不理想等问题，需要进一步探索改进石墨烯对聚酰亚胺的改性复合研究。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种石墨烯复合聚酰亚胺树脂的聚合物及其制备与应用，通过合理的组分配比和工艺改进制得的聚合物结构导电性强，微观网络结构稳定，组分间通过化学改性联合，力学性能、电学性能均具有明显的提升，将该聚合物用于聚酰亚胺导电薄膜，表层均匀平整，综合质量好。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种石墨烯复合聚酰亚胺树脂的聚合物，包括以下百分含量组分：石墨烯0.2-1.5％、钛白粉1-5％、硅溶胶0.5-6％、含氟丙烯酸酯共聚物2-10％、聚酰亚胺树脂余量。其中含氟丙烯酸酯共聚物为分子量3000-10000超支化聚合物。

优选的，石墨烯复合聚酰亚胺树脂的聚合物，包括以下百分含量组分：石墨烯0.5-0.75％、钛白粉2-3％、硅溶胶2-5％、含氟丙烯酸酯共聚物3-6％、聚酰亚胺树脂余量。

优选的，石墨烯复合聚酰亚胺树脂的聚合物，还包括复合填充料0-2％，该复合填充料为质量比1：0-2的纳米氧化镁晶须、纳米氧化硅。

优选的，石墨烯复合聚酰亚胺树脂的聚合物，制备步骤如下：

1)按重量比称取原料，将聚酰亚胺树脂缓慢加热升温至60-80℃，然后向其中加入含氟丙烯酸酯共聚物，先快速搅拌10-15min，然后保温慢速搅拌0.5-1h，再降温至30±5℃，超声处理10-12min，随后保温静置2-4h，得混合物一；

2)常温条件下将石墨烯分批次加入混合物一中，在添加过程中保持超声处理，待添加完成后每隔15min超声处理20-30min，间隔超声处理4-5次，得混合物二；