[发明专利]一种凝胶-溶胶法制备二氧化钛/聚酰亚胺杂化薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种凝胶‑溶胶法制备二氧化钛/聚酰亚胺杂化薄膜的方法，是取醋酸加入非质子溶剂中混合，再向其中加入钛酸四丁酯，加热保温后形成二氧化钛溶胶，再均匀分散至聚酰胺酸溶液中，通过涂膜和热亚胺化处理最终制备出二氧化钛/聚酰亚胺杂化薄膜。本发明提供的制备方法操作简单，可行性好，适于大量生产；且二氧化钛颗粒在薄膜中的分散均匀性非常的好，制得的杂化薄膜具有较好的耐高温性能和机械性能。

技术领域

本发明涉及一种凝胶-溶胶法制备二氧化钛/聚酰亚胺杂化薄膜的方法，属于杂化材料制备领域。

背景技术

聚酰亚胺由于具有优异的力学性能、机械性能，较好的耐溶剂性能、耐化学腐蚀性能和较高的热稳定性能，较小的热膨胀系数而被广泛应用于航空航天、电子电器、军事装备领域、汽车、通讯等尖端技术领域。然而，随着材料不断的向更高更好性能化发展，传统单一的聚酰亚胺已经不能完全满足各领域不断发展的需求，须进一步提高聚酰亚胺树脂的力学性能，热稳定性以及疏水性。

有机/无机杂化材料是近年来发展起来的一种新型材料，有机/无机杂化材料不同于传统意义上的复合材料，有机、无机可以随意组合成所需产品的性能，它的有机相与无机相微区尺寸均是在纳米范围内，有的甚至是分子水平级的。有机/无机杂化材料克服了单一材料和传统复合材料性能上的缺陷，它兼具有机材料的优点与无机材料的的优点。

二氧化钛是一种具有优异的化学稳定性、热稳定性，较低的腐蚀性，较好的耐候性和良好的易分散性，可用于化妆品、纤维、塑料、涂料、油漆等领域。现有技术中采用纳米二氧化钛作为无机相，聚酰亚胺作为有机相，两者相配合来改善聚酰亚胺的综合性能，扩大其使用范围。但大多数二氧化钛/聚酰亚胺杂化材料未能达到理想性能。二氧化钛在与聚酰亚胺混合时，分散不均，导致界面结合性差。因此研究出一种提高二氧化钛与聚酰亚胺相容性的方法，具有很好的发展前景和经济价值。

公开号为CN106750477A公开的“一种利用水热法制备聚酰亚胺-二氧化钛复合纳米膜的方法”，该方法先在反应釜中用H₂O₂溶液和氨水溶解金属Ti粉,形成钛凝胶，然后向反应釜中加入聚酰亚胺，于140℃-160℃下保温34-36h，进行水热反应,然后用浸渍提拉法制备聚酰亚胺-二氧化钛复合纳米膜。该方法提高了聚酰亚胺的强度和性能，但水热法反应条件苛刻，在高温高压下反应，不利于连续化生产。

公开号为CN106397769A公开的“一种聚酰亚胺二氧化钛纳米片复合薄膜及其制作方法”，该方法是先用钛酸四丁酯与氢氟酸反应，制得纳米片状二氧化钛。在得到的纳米片状二氧化钛粉加入有机溶剂，再加入二胺和二酐。然后用热亚胺化的方法合成出了聚酰亚胺二氧化钛纳米片复合薄膜，该方法制备的聚酰亚胺耐电晕性能优越，但是二氧化钛尺寸较大，容易团聚，在聚酰亚胺中的分散性较差。

公开号为CN106824294A公开的“一种聚酰亚胺/二氧化钛复合纤维及其制备方法和应用”，该方法是把聚酰亚胺纤维放置在恒温碱性溶液中处理一定时间，洗至中性，然后再在聚酰亚胺纤维表面沉积二氧化钛层，在此基础上经多次循环增加二氧化钛层的沉积厚度，经过阶梯式升温与保温处理后制得表面包覆锐钛矿型二氧化钛的聚酰亚胺纤维。该方法的效率虽高，但二氧化钛的前驱体直接堆积在聚酰亚胺基体的表面，厚度均匀性差，质量稳定性不好。

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题，本发明提供了一种凝胶-溶胶法制备二氧化钛/聚酰亚胺杂化薄膜的方法，以解决二氧化钛在与聚酰亚胺混合时，二氧化钛在聚酰亚胺基体中分散不均匀，两者之间界面结合性弱，相容性较差的技术问题。

本发明凝胶-溶胶法制备二氧化钛/聚酰亚胺杂化薄膜的方法，是取醋酸加入非质子溶剂中混合，再向其中加入钛酸四丁酯，加热保温后形成二氧化钛溶胶，再均匀分散至聚酰胺酸溶液中，通过涂膜和热亚胺化处理最终制备出二氧化钛/聚酰亚胺杂化薄膜。本发明制备方法操作简单，可行性好，适于大量生产，且纳米二氧化钛颗粒在薄膜中的分散均匀性非常的好，制得的杂化薄膜具有优异的耐高温性能和机械性能。