[发明专利]一种多层纳米石墨片杂化透明聚酰亚胺薄膜合成制备方法及制品

说明书

本发明公开了一种多层纳米石墨片杂化透明聚酰亚胺薄膜，包括如下重量份数的物质：聚酰亚胺200‑500份，纳米石墨3‑12份，微裂纹变色剂3‑12份。本发明的多层纳米石墨片杂化透明聚酰亚胺薄膜，采用纳米石墨和微裂纹变色剂复合的技术方案，使得材料对裂变微小的纹路敏感，呈现出肉眼可观测的变化，容易识别，在裂纹周围几毫米范围内，颜色变化清晰可见，可以有效监测那些在飞机、汽车中所使用的复合材料的安全状况，从而避免突发性事故的发生。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺薄膜制备技术领域，具体涉及一种多层纳米石墨片杂化透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

飞机，汽车等关键部件的微小损害，可能会导致严重的后果发生。而部件的微小裂变目前主要采用人眼观察和扫描器械扫描的办法，人眼可以观察到大的裂口，却难以有效观察到微小的裂变，设备扫描需要花费大量的时间，且有些部件复杂的部位难以扫描。

材料结构性损坏往往始于一些微小的开裂和变形，自然界如彩色甲壳虫的壳等材料扭曲变形会引起颜色的变化，因为其壳中含有微裂纹变色物质，如果将聚酰亚胺薄膜材料在制备过程中添加人工的微裂纹变色物质，制备成“预警微裂纹的透明聚酰亚胺薄膜”后，对微米级的、难以被检测到的裂纹和察觉的缺陷，可警示出隐性损坏，对于损伤敏感(Defect Sensitivity)、早期预警(Early Warning)等领域，用以监测那些在飞机、汽车中所使用的复合材料的安全状况，从而避免突发性事故的发生。该技术目前还未被发现有突破，是急需开发应用的一项技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层纳米石墨片杂化透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

一种多层纳米石墨片杂化透明聚酰亚胺薄膜，包括如下重量份数的物质：聚酰亚胺200-500份，纳米石墨3-12份，微裂纹变色剂3-12份。

所述微裂纹变色剂为1,2,3,10b-四氢荧蒽，9-乙基芴或9-苄基芴。

所述微裂纹变色剂为具有下述分子式的化合物：

式中，X为甲基，乙基，卤素或苯基。

所述聚酰亚胺的以二胺和二酐为原料，采用二步溶液缩聚法制得。

所述二胺为2，2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、α，ω-双(甲基氨基)聚二甲基硅氧烷、2，2’-双(三氟甲基)联苯胺、2，4-二氨基氟苯、2-(三氟甲基)-1，4-亚苯基二胺、4-三氟甲基-1，2-苯二胺或4，5-二氟苯-1，2-二胺。

所述二酐为3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐、4，4′-氧双邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐、双酚A型二酐或六氟异亚丙基二酞酸二酐。

上述多层纳米石墨片杂化透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，按照如下步骤进行：

(1)在室温下，将二胺与二酐加入到反应釜，氮气保护下加入间甲酚，搅拌均匀后，加入异喹啉，升温至170-200℃，反应10-14小时，冷却后将反应液倒入乙醇析出，制成聚酰亚胺树脂；

(2)将纳米石墨放在有机溶剂中，经高剪切分散机加以高温处理后预先分散，处理温度为200-800℃；

(3)将合成的聚酰亚胺树脂和处理好的纳米石墨加入反应釜搅拌，搅拌速度800-1200rpm，搅拌时间1-2h，制成膜液；

(4)向膜液中加入微裂纹变色剂，继续搅拌，搅拌速度300-500rpm，搅拌时间2-5h，制成变色膜液；

(5)将变色膜液压入脱泡釜，在真空条件下脱去变色膜液中的气泡，将脱泡后的变色膜液放入流延机加以流延形成厚度均匀的聚酰亚胺薄膜；

(6)将聚酰亚胺薄膜放入亚胺化炉进行亚胺化处理，通过收卷机和分切机进行加工，制成成品。