一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，由以下组分按照重量份数组成：聚酰亚胺树脂聚合物150‑300份，富勒烯1‑2份，稀土氧化物0.1‑0.2份，改性剂2.5‑3.5份。本发明专利技术的石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，力学性能优异，断裂伸长率大于40％，薄膜厚度只有8‑12μm，常温拉伸强度大于200MPa，弹性模量大于2.88GPa且不起皱，平整度高，体积电阻率为4.5×10

A graphene composite polyimide film and its preparation method

The invention discloses a graphene composite polyimide film, which comprises the following components according to the weight of a polyimide resin polymer composition: 150 300 copies, 2 copies of 1 fullerenes, rare earth oxides 0.1 0.2 copies, 3.5 copies of 2.5 modifier. Graphene composite polyimide film of the invention, excellent mechanical properties, elongation is greater than 40%, the film thickness is only 8 12 m, the tensile strength is more than 200MPa, the elastic modulus is greater than 2.88GPa and not wrinkle, high flatness, volume resistivity is 4.5 * 10

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜及其制备方法
本专利技术涉及一种聚酰亚胺薄膜，特别涉及一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
技术介绍
目前，航空航天事业的蓬勃发展对于高分子材料的需求越来越迫切，但是由于太空环境的影响，对于高分子材料的各方面性能都有了苛刻的要求。聚酰亚胺作为一种高耐热的材料，同时还具备高化学稳定性、高机械性能、高耐辐射性与高度可加工性，在航天事业上有很大的应用空间。但是聚酰亚胺的电阻率较高，电子在材料里不容易移动，积攒的电荷难以扩散，就会形成静电，而静电在航天领域是极其危险的，容易破坏航空器材，损坏电子元件。石墨烯作为一种新型的碳材料，其具有特殊的二维结构，电子可以在其表面几乎没有阻力的迅速移动，因此具有良好的导电性，另外，石墨烯在热学、电学、力学方面都具有极其优秀的性能，远高于其他的无机材料，而这些正是一些高分子聚合物所欠缺的，所以石墨烯/高分子复合材料在各个研究机构中逐渐被重视。目前，对于特种聚酰亚胺复合薄膜材料已有了大量的报道，但仍存在这制备繁琐、污染大，且最终复合材料平展度低，性能不理想等问题。
技术实现思路
本专利技术是为了克服上述现有技术中缺陷，通过合理的组分配比和工艺改进制得聚酰亚胺复合薄膜。该薄膜力学性能、电学性能均具有明显的提升，且表层均匀平整，成品率高，综合质量好。一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，由以下组分按照重量份数组成：聚酰亚胺树脂聚合物150-300份，富勒烯1-2份，稀土氧化物0.1-0.2份，改性剂2.5-3.5份；聚酰亚胺树脂聚合物包括以下重量百分含量组分：石墨烯0.2-1.5％、钛白粉1-5％、硅溶胶0.5-6％、含氟丙烯酸酯共聚物2-10％、聚酰亚胺树脂余量，其中含氟丙烯酸酯共聚物为分子量3000-10000超支化聚合物。优选地，所述改性剂由水杨酸甲酯和液态石蜡按照重量比(3-5)：1的比例配置而成。优选地，所述聚酰亚胺树脂聚合物包括以下百分含量组分：石墨烯0.5-0.75％、钛白粉2-3％、硅溶胶2-5％、含氟丙烯酸酯共聚物3-6％、聚酰亚胺树脂余量。优选地，聚酰亚胺树脂聚合物还包括复合填充料1-2％，该复合填充料为质量比1：0-2的纳米氧化镁晶须、纳米氧化硅。优选地，聚酰亚胺树脂聚合物的制备步骤如下：1)按重量比称取原料，将聚酰亚胺树脂缓慢加热升温至60-80℃，然后向其中加入含氟丙烯酸酯共聚物，先快速搅拌10-15min，然后保温慢速搅拌0.5-1h，再降温至30±5℃，超声处理10-12min，随后保温静置2-4h，得混合物一；2)常温条件下将石墨烯分批次加入混合物一中，在添加过程中保持超声处理，待添加完成后每隔15min超声处理20-30min，间隔超声处理4-5次，得混合物二；3)将钛白粉研磨至纳米级，然后与复合填充料一起在45℃恒温震荡条件下加入硅溶胶中，保温反应0.5-1.5h，得混合物三；4)将混合物三在搅拌条件下缓慢加入混合物二中，先在45-50℃保温搅拌30min，然后降至常温搅拌成均相即可。上述石墨烯复合聚酰亚胺薄膜的制备方法，将所有组分充分混合，采用流延法制备得到膜层，再经双辊冷却、牵引、卷取制得。优选地，所述石墨烯复合聚酰亚胺薄膜厚度为8-12μm；体积电阻率为4.5×101-3.7×106。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过合理的组分配比制备的石墨烯复合聚酰亚胺聚合物结构导电性强，微观网络结构稳定，组分间通过化学改性联合，力学性能、电学性能均具有明显的提升，将各组分分步处理，依次参杂改性，先将聚酰亚胺树脂与含氟丙烯酸酯共聚物共混反应，一方面提高薄膜的透明度和韧性，另一方面超歧化的嵌段共聚物明显改善了树脂的空间网络结构，且具有良好的两性反应活性，提高了基团间的交联键合性。随后添加的层状石墨烯，一部分表层结合，一部分内部嵌合，可结合空间容纳性强，分散性明显提高，性能提升度好。最后填充的纳米钛白粉、复合填充料和硅溶胶，一方面提高力学性能，补强强化，另一方面可进一步巩固网络结构，如钛白粉与聚酰亚胺树脂间可形成“桥梁”的空间分子间键合搭接，硅溶胶促进空间流变性，并与含氟丙烯酸酯共聚物共混稀释结合，加快与树脂基体的结合效率。本专利技术的石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，力学性能优异，断裂伸长率大于45％，薄膜厚度只有8-12μm，常温拉伸强度大于180MPa，弹性模量大于2.88GPa且不起皱，平整度高，体积电阻率为4.5×101-3.7×106。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。实施例1一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，由以下组分按照重量份数组成：聚酰亚胺树脂聚合物170份，富勒烯1.2份，稀土氧化物0.13份，改性剂2.7份；所述改性剂由水杨酸甲酯和液态石蜡按照重量比3.5：1的比例配置而成。聚酰亚胺树脂聚合物包括以下重量百分含量组分：石墨烯1％、钛白粉2％、硅溶胶0.5％、含氟丙烯酸酯共聚物4％、聚酰亚胺树脂余量，按照如下步骤进行：1)按重量比称取原料，将聚酰亚胺树脂缓慢加热升温至60℃，然后向其中加入含氟丙烯酸酯共聚物，先以150rpm快速搅拌15min，然后恒温以50rpm慢速搅拌0.5h，再降温至30±5℃，以45KHz超声处理10-12min，随后保温静置3h，得混合物一；2)常温条件下将石墨烯分5次加入混合物一中，在添加过程中保持28KHz超声处理，整个添加过程不少于20min，待添加完成后每隔15min以35KHz超声处理30min，间隔超声处理共4次，得混合物二；3)将钛白粉研磨至纳米级，然后与复合填充料一起在45℃恒温震荡条件下加入硅溶胶中，保温反应1h，得混合物三；4)将混合物三在搅拌条件下缓慢加入混合物二中，先在50℃保温搅拌30min，然后降至常温搅拌成均相即可。将石墨烯复合聚酰亚胺薄膜的将所有组分充分混合，采用流延法制备得到薄膜，再经双辊冷却、牵引、卷取制得。上述制备的石墨烯复合聚酰亚胺薄膜厚度为15μm，常温拉伸强度为190MPa，断裂伸长率为46％，弹性模量为2.90GPa，且不起皱、平整度高。实施例2一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，由以下组分按照重量份数组成：聚酰亚胺树脂聚合物200份，富勒烯1.8份，稀土氧化物0.2份，改性剂3份；所述改性剂由水杨酸甲酯和液态石蜡按照重量比4：1的比例配置而成。聚酰亚胺树脂聚合物包括以下重量百分含量组分：石墨烯0.2％、钛白粉1％、硅溶胶4％、含氟丙烯酸酯共聚物3％、聚酰亚胺树脂余量，还包括复合填充料1.5％，该复合填充料为质量比1：2的纳米氧化镁晶须、纳米氧化硅。聚酰亚胺树脂聚合物按照如下步骤进行：1)按重量比称取原料，将聚酰亚胺树脂缓慢加热升温至80℃，然后向其中加入含氟丙烯酸酯共聚物，先以150rpm快速搅拌15min，然后恒温以30rpm慢速搅拌0.5h，再降温至30±5℃，以48KHz超声处理10-12min，随后保温静置4h，得混合物一；2)常温条件下将石墨烯分5次加入混合物一中，在添加过程中保持28KHz超声处理，整个添加过程不少于20min，待添加完成后每隔15min以35KHz超声处理20min，间隔超声处理共5次，得混合物二；3)将钛白粉研磨至纳米级，然后与复合填充料一起在45℃恒温震本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，其特征在于，由以下组分按照重量份数组成：聚酰亚胺树脂聚合物150‑300份，富勒烯1‑2份，稀土氧化物0.1‑0.2份，改性剂2.5‑3.5份；聚酰亚胺树脂聚合物包括以下重量百分含量组分：石墨烯0.2‑1.5％、钛白粉1‑5％、硅溶胶0.5‑6％、含氟丙烯酸酯共聚物2‑10％、聚酰亚胺树脂余量，其中含氟丙烯酸酯共聚物为分子量3000‑10000超支化聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，其特征在于，由以下组分按照重量份数组成：聚酰亚胺树脂聚合物150-300份，富勒烯1-2份，稀土氧化物0.1-0.2份，改性剂2.5-3.5份；聚酰亚胺树脂聚合物包括以下重量百分含量组分：石墨烯0.2-1.5％、钛白粉1-5％、硅溶胶0.5-6％、含氟丙烯酸酯共聚物2-10％、聚酰亚胺树脂余量，其中含氟丙烯酸酯共聚物为分子量3000-10000超支化聚合物。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述改性剂由水杨酸甲酯和液态石蜡按照重量比(3-5)：1的比例配置而成。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述聚酰亚胺树脂聚合物包括以下百分含量组分：石墨烯0.5-0.75％、钛白粉2-3％、硅溶胶2-5％、含氟丙烯酸酯共聚物3-6％、聚酰亚胺树脂余量。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，其特征在于，聚酰亚胺树脂聚合物还包括复合填充料1-2％，该复合填充料为质量比1：0-2的纳米氧化镁晶须、纳米氧化硅。5.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合聚酰亚胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟伟，王勇，祁晓东，姜新，陈晨，
申请(专利权)人：江苏亚宝绝缘材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32