[发明专利]一种高电导率的柔性聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法有效

专利信息
申请号: 202110664131.X 申请日: 2021-06-16
公开(公告)号: CN113337116B 公开(公告)日: 2022-08-05
发明(设计)人: 方省众;姜晗洲;李嘉欣;徐禄波;陈国飞 申请(专利权)人: 中国科学院宁波材料技术与工程研究所
主分类号: C08L79/08 分类号: C08L79/08;C08K3/04;C08K9/10;C08J5/18;C08G73/10
代理公司: 杭州天勤知识产权代理有限公司 33224 代理人: 何秋霞;胡红娟
地址: 315201 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 电导率 柔性 聚酰亚胺 复合 薄膜 及其 制备 方法
【说明书】:

发明涉及高分子复合材料技术领域,公开一种高电导率的柔性聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法,包括如下步骤:制备PI@rGO微球和聚酰胺酸盐;向聚酰胺酸盐的水溶液中加入导电纳米填料、PI@rGO微球和分散剂,超声分散得到混合溶液,混合溶液流延成膜、热亚胺化制备所述柔性聚酰亚胺复合薄膜,通过PI@rGO微球与水性PAAS混合,避免了PI@rGO微球的核壳结构被有机溶剂破坏,在聚酰亚胺与导电纳米填料中构建三维有序的导电网络结构,并利用水性PAAS的缠结桥联作用防止薄膜出现裂纹,制备得到表面规整、韧性良好的复合薄膜。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域,具体涉及一种高电导率的柔性聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)是一类具有良好的热稳定性、机械性能以及耐化学腐蚀性的高性能工程塑料,被广泛应用于微电子器件,航空航天,汽车制造,气体分离,胶黏剂等领域。然而聚酰亚胺树脂本身电导率较低、导热性能差,这些缺点限制了聚酰亚胺在航空、微电子等领域的应用。

相关研究表明在PI基体中引入碳纳米管(CNT)、石墨烯(GNP)等导电纳米填料可以大幅提高PI的导电性能和导热性能。目前国内外制备PI/GNP复合材料多采用原位复合和溶液复合法,需要大量溶剂,工艺繁琐,不利于环保;而且导电填料用量较大,会在聚合物基体中引入缺陷,影响聚合物的机械性能。另外,为了导电填料均匀分散在PI基体中,需要对其进行改性,而官能团的引入会降低导电填料的导电性能。

如CN112795041A公开了一种导电聚酰亚胺薄膜制备方法,该导电聚酰亚胺薄膜由以下质量份数的原料制成:均苯四甲酸二酐1~5份、硅烷偶联剂1~3份、聚合聚酰胺酸树脂5~9份、配料A 2.5~6份、二氨基二苯醚5~12份、二甲基乙酰胺溶剂3~4份、导电配料17~36份、配料B1.9~4份;避免了造成聚酰亚胺薄膜在使用时,更换频率较高的情况;使耐磨性能上由于导电材料的混合会大大降低聚酰亚胺薄膜的韧性的缺点。

针对上述缺点,需要开发新的技术来加以解决。导电填料的导电网络结构是影响聚合物复合材料的主要因素。通过乳胶粒子或微球复合可以构建高度三维有序的导电网络结构,大幅降低了复合材料的渗滤阈值,因而在近几年获得了不少研究人员的关注。

申请人在CN105273403A中公开了一种具有高导电率的聚酰亚胺/石墨烯复合材料及其制备方法,以未经任何改性的聚酰亚胺微球与氧化石墨烯为原料制备核壳结构复合微球,再经化学还原得到聚酰亚胺/还原氧化石墨烯微球,最后热压成型得到聚酰亚胺/石墨烯复合材料。然而,该方法只能通过热压成型制备成薄板,难以制备聚酰亚胺薄膜,限制了高导电复合材料在薄膜领域的应用。

发明内容

本发明针对现有技术中聚酰亚胺材料提高电导率方法中存在的不足,提供一种高电导率的柔性聚酰亚胺复合薄膜的制备方法,该方法既能够提高聚酰亚胺薄膜的电导率,还能使薄膜保持柔性和一定的力学性能。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种高电导率的柔性聚酰亚胺复合薄膜的制备方法,包括如下步骤:

(1)向聚酰亚胺微球水分散液中加入氧化石墨烯水分散液包覆,得到PI@GO微球的分散液;加入还原剂,经化学还原反应及后处理得到PI@rGO微球;

(2)将二胺和二酐在溶剂中反应得到聚酰胺酸溶液,加入有机碱反应,经后处理得到聚酰胺酸盐;

(3)向聚酰胺酸盐的水溶液中加入导电纳米填料、PI@rGO微球和分散剂,超声分散得到混合溶液,混合溶液流延成膜、热亚胺化制备所述柔性聚酰亚胺复合薄膜。

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