[发明专利]一种噁唑环结构聚酰亚胺/碳纳米管复合薄膜材料的制备方法

摘要

一种噁唑环结构聚酰亚胺/碳纳米管复合薄膜材料的制备方法，它涉及聚酰亚胺/碳纳米管复合薄膜材料的制备方法。本发明要解决现有的制备工艺中有毒及复合材料中碳纳米管容易发生团聚、耐热性较差的问题。制备方法：制备表面带有氨基的碳纳米管，将其加入到DMAc溶剂中，超声处理后，再加入AAPB和BPDA单体，室温下搅拌，得PAA溶液，将其涂覆在玻璃板上，干燥后，烧结得到薄膜。本发明工艺简单、绿色环保，所得材料耐热性好，玻璃化温度为330℃左右，失重10％的温度可达550～570℃，其拉伸强度最大可达195MPa。本发明制备的复合薄膜材料可作为耐高温材料，应用于航天航空、电子电气行业等领域。

主权项

一种噁唑环结构聚酰亚胺/碳纳米管复合薄膜材料的制备方法，其特征在于噁唑环结构聚酰亚胺/碳纳米管复合薄膜材料的制备方法按以下步骤进行：一、制备表面带有氨基的碳纳米管：a、将多壁碳纳米管在浓盐酸溶液中超声处理2～3h，抽滤并用蒸馏水洗涤至中性，所得沉淀真空干燥，得到纯化的碳纳米管；b、将步骤a中得到的纯化的碳纳米管和混酸加入到干燥的单颈圆底烧瓶中，用40kHz的超声波处理30～60min后，在60～70℃水浴中，回流5～6h，冷却至室温，向单颈圆底烧瓶中加入去离子水，将单颈圆底烧瓶中的混合物稀释至原体积的10倍，抽滤并用蒸馏水洗涤至中性，所得沉淀真空干燥后，研磨得到酸化的碳纳米管MWNT‑COOH；其中混酸是由浓硫酸和浓硝酸按体积比为3∶1混合而成；步骤a中得到的纯化的碳纳米管和混酸的比例为1g∶(80～100mL)；c、将步骤b得到的MWNT‑COOH和SOCl₂加入到干燥的三颈圆底烧瓶中，用40kHz的超声波处理30～60min后，在60～70℃水浴中，回流24h，冷却至室温，向三颈圆底烧瓶中加入四氢呋喃，将三颈圆底烧瓶中的混合物稀释至原体积的10倍，抽滤并用四氢呋喃及乙醇洗涤，所得沉淀真空干燥后，研磨得到酰基化的碳纳米管MWNT‑COCl；其中步骤b得到的MWNT‑COOH和SOCl₂的比例为1g∶(40～60mL)；d、将步骤c得到的MWNT‑COCl和乙二胺加入到装有碎瓷片的三颈瓶中，用40kHz的超声波处理30～60min后，用加热套加热到120～122℃，回流78h，冷却至室温，向三颈圆底烧瓶中加入四氢呋喃，将三颈圆底烧瓶中的混合物稀释至原体积的10倍，抽滤并用四氢呋喃及乙醇洗涤，所得沉淀真空干燥后，研磨得到表面带有氨基的碳纳米管；其中步骤c得到的MWNT‑COCl和乙二胺的比例为0.8g∶(90～110mL)；二、称取步骤一得到的表面带有氨基的碳纳米管、DMAc溶剂、AAPB和BPDA单体，其中AAPB和BPDA单体的物质的量之比为1∶1；AAPB与DMAc溶剂的用量比是1g∶(12～15mL)；表面带有氨基的碳纳米管占表面带有氨基的碳纳米管、DMAc溶剂、AAPB和BPDA单体总质量的0.5％～5％；三、将步骤二称取的表面带有氨基的碳纳米管加入到步骤二称取的DMAc溶剂中，以40kHz的超声波处理3～4小时，得到均匀的分散液，然后再加入步骤二中称取的AAPB和BPDA单体，在氮气保护下，室温下搅拌6～12h，得到PAA溶液；四、在干燥的玻璃板上涂覆一层步骤三得到的PAA溶液，将涂覆有PAA溶液的玻璃板在25～50℃条件下干燥18～25h，然后以200℃/h的升温速率升温，分别在温度为100℃、150℃、200℃、250℃以及300℃时，各恒温1h，在温度为350℃时恒温0.5h，得到薄膜，取出玻璃板及其上的薄膜，冷却至室温，用70～80℃去离子水将薄膜从玻璃板上浸泡下来，得到噁唑环结构聚酰亚胺/碳纳米管复合薄膜材料。