[发明专利]一种聚酰亚胺和氧化石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种聚酰亚胺和氧化石墨烯复合材料，包括：聚酰亚胺；氧化石墨烯；其中，所述氧化石墨烯占所述聚酰亚胺的质量分数为0.5～2.0％。通过控制氧化石墨烯占聚酰亚胺的质量分数，提高聚酰亚胺的力学性能。本发明还提供一种聚酰亚胺和氧化石墨烯复合材料的制备方法，控制氧化石墨烯占双(4‑氨基苯基)醚和均苯四甲酸二酐的总质量的质量分数以及铺设厚度和干燥温度，提高聚酰亚胺的力学性能。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺和氧化石墨烯复合材料制备技术领域，更具体的是，本发明涉及一种聚酰亚胺和氧化石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯首次发现于2004年，是由英国曼彻斯特大学的Geim课题组用微机械分离的方法从高定向热裂解石墨上剥离所得，它是由SP²杂化的碳原子紧密堆积形成的具有单层二维蜂窝状晶格结构的炭材料。特殊的二维结构赋予石墨烯诸多优异性能，例如其单层厚度仅为0.335nm，理论强度约130GPa，比表面积理论上可高达2630m²/g，透光率高达97.7％，电子迁移率高达2×10⁵cm²/(V·s)。

石墨烯已在电子、能源、化学等诸多领域得到了日益广泛的研究与应用。有研究者利用石墨烯的优良特性，将其作为一种有效的纳米填料，引入多种高分子聚合物中，以期改善其各方面的性能，目前见诸报道的有石墨烯与环氧树脂、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚氨酯等高分子聚合物的复合材料。但是由于石墨烯极易因吸附作用而发生团聚，所以在实际应用中通常采用共价键或非共价键修饰的方法，向石墨烯分子中引入氨基、羟基、羧基等活性基团，以提高其分散性，从而使其能够更好的分散于高分子聚合物基体中。

发明内容

本发明的一个目的是设计开发了一种聚酰亚胺和氧化石墨烯复合材料，包括聚酰亚胺和氧化石墨烯，并控制氧化石墨烯占聚酰亚胺的质量分数，提高聚酰亚胺的力学性能。

本发明的另一个目的是设计开发了一种聚酰亚胺和氧化石墨烯复合材料的制备方法，控制氧化石墨烯占双(4-氨基苯基)醚和均苯四甲酸二酐的总质量的质量分数以及铺设厚度和干燥温度，提高聚酰亚胺的力学性能。

本发明提供的技术方案为：

一种聚酰亚胺和氧化石墨烯复合材料，包括：

聚酰亚胺；

氧化石墨烯；

其中，所述氧化石墨烯占所述聚酰亚胺的质量分数为0.5～2.0％。

一种聚酰亚胺和氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将氧化石墨烯置于N,N-二甲基甲酰胺溶液中，超声分散后加入双(4-氨基苯基)醚，搅拌充分，分三次加入均苯四甲酸二酐，氮气保护下搅拌10～14h，得到粘稠状聚酰胺酸和氧化石墨烯混合液；

其中，加入双(4-氨基苯基)醚和均苯四甲酸二酐的质量比为1：1～1：1.1，所述氧化石墨烯占双(4-氨基苯基)醚和均苯四甲酸二酐的总质量的质量分数为0.5～2.0％；

步骤2：将所述聚酰胺酸和氧化石墨烯混合液置于玻璃片上，控制铺设厚度满足：

式中，D为铺设厚度，ω为氧化石墨烯占双(4-氨基苯基)醚和均苯四甲酸二酐的总质量的质量分数，e为自然对数的底数，η为粘稠状聚酰胺酸和氧化石墨烯混合液的粘度，D₀为基础铺设厚度；

真空干燥，控制干燥温度满足：

式中，T_d为干燥温度，V为N,N-二甲基甲酰胺溶液的体积，V₀为总体积，T₀为基础温度，T₀＝56℃；