一种聚酰亚胺增强纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚酰亚胺增强纳米材料，它是由下述重量份的原料组成的：均苯四甲酸二酐10‑17、纳米二氧化硅100‑140、叔丁基对二苯酚0.6‑1、聚甘油‑10油酸酯0.1‑0.2、三乙醇胺1‑2、硼酸5‑7、对甲基苯磺酸1‑2、N‑甲基吡咯烷酮10‑17、辛酸亚锡0.06‑0.1、硬脂酸钡1‑3、对苯二胺20‑30，本发明专利技术以烷酮分散液为反应溶剂进行聚合反应，从而实现改善了纳米二氧化硅在聚酰亚胺间的分散相容性，从而提高了成品材料的力学稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺增强纳米材料及其制备方法
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种聚酰亚胺增强纳米材料及其制备方法。
技术介绍
碳纳米管具有良好的力学性能，CNTs抗拉强度达到50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约800GPa。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料,可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善；聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，无明显熔点，高绝缘性能，103赫下介电常数4.0，介电损耗仅0.004～0.007，其具有优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上，均苯型聚酰亚胺的薄膜(Kapton)为170Mpa以上，杭州塑盟特热塑性聚酰亚胺(TPI)的冲击强度高达261KJ/m2。而联苯型聚酰亚胺(UpilexS)达到400Mpa。作为工程塑料，弹性模量通常为3－4Gpa，纤维可达到200Gpa，据理论计算，均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的纤维可达500Gpa，仅次于碳纤维；因此，本专利技术的目的就是制备聚酰亚胺与碳纳米管的复合材料，以提高综合性能，扩大应用领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种聚酰亚胺增强纳米材料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种聚酰亚胺增强纳米材料，它是由下述重量份的原料组成的：均苯四甲酸二酐10-17、纳米二氧化硅100-140、叔丁基对二苯酚0.6-1、聚甘油-10油酸酯0.1-0.2、三乙醇胺1-2、硼酸5-7、对甲基苯磺酸1-2、N-甲基吡咯烷酮10-17、辛酸亚锡0.06-0.1、硬脂酸钡1-3、对苯二胺20-30。一种聚酰亚胺增强纳米材料的制备方法，包括以下步骤：(1)取叔丁基对二苯酚，加入到其重量10-14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为55-60℃，加入纳米二氧化硅，保温搅拌20-30分钟，得纳米分散液；(2)取三乙醇胺，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入聚甘油-10油酸酯，搅拌均匀，与上述纳米分散液混合，超声3-10分钟，蒸馏除去乙醇，得胺化溶液；(3)取硼酸，加入到上述胺化溶液中，搅拌均匀，升高温度为90-100℃，加入对甲基苯磺酸，保温搅拌20-40分钟，加入N-甲基吡咯烷酮，搅拌至常温，得烷酮分散液；(4)取对苯二胺、均苯四甲酸二酐混合，搅拌均匀，加入到上述烷酮分散液中，送入到反应釜中，通入氮气，加入辛酸亚锡，调节反应釜温度为120-130℃，保温搅拌2-3小时，出料冷却，得聚合物溶液；(5)取硬脂酸钡，加入到上述聚合物溶液中，搅拌均匀，超声5-9分钟，抽滤，将滤饼水洗，送入烘箱中，50-60℃下干燥1-2小时，冷却至常温，即得所述聚酰亚胺增强纳米材料。本专利技术的优点：本专利技术采用叔丁基对二苯酚处理纳米二氧化硅，再通过三乙醇胺改性，之后与硼酸共混，以对甲基苯磺酸为催化剂进行反应，再分散到N-甲基吡咯烷酮中，然后以对苯二胺、均苯四甲酸二酐为原料，以上述烷酮分散液为反应溶剂进行聚合反应，从而实现改善了纳米二氧化硅在聚酰亚胺间的分散相容性，从而提高了成品材料的力学稳定性。具体实施方式实施例1一种聚酰亚胺增强纳米材料，它是由下述重量份的原料组成的：均苯四甲酸二酐10、纳米二氧化硅100、叔丁基对二苯酚0.6、聚甘油-10油酸酯0.1、三乙醇胺1、硼酸5、对甲基苯磺酸1、N-甲基吡咯烷酮10、辛酸亚锡0.06、硬脂酸钡1、对苯二胺20。一种聚酰亚胺增强纳米材料的制备方法，包括以下步骤：(1)取叔丁基对二苯酚，加入到其重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为55℃，加入纳米二氧化硅，保温搅拌20分钟，得纳米分散液；(2)取三乙醇胺，加入到其重量20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入聚甘油-10油酸酯，搅拌均匀，与上述纳米分散液混合，超声3分钟，蒸馏除去乙醇，得胺化溶液；(3)取硼酸，加入到上述胺化溶液中，搅拌均匀，升高温度为90℃，加入对甲基苯磺酸，保温搅拌20分钟，加入N-甲基吡咯烷酮，搅拌至常温，得烷酮分散液；(4)取对苯二胺、均苯四甲酸二酐混合，搅拌均匀，加入到上述烷酮分散液中，送入到反应釜中，通入氮气，加入辛酸亚锡，调节反应釜温度为120℃，保温搅拌2小时，出料冷却，得聚合物溶液；(5)取硬脂酸钡，加入到上述聚合物溶液中，搅拌均匀，超声5-9分钟，抽滤，将滤饼水洗，送入烘箱中，50℃下干燥1小时，冷却至常温，即得所述聚酰亚胺增强纳米材料。实施例2一种聚酰亚胺增强纳米材料，它是由下述重量份的原料组成的：均苯四甲酸二酐17、纳米二氧化硅140、叔丁基对二苯酚1、聚甘油-10油酸酯0.2、三乙醇胺2、硼酸7、对甲基苯磺酸2、N-甲基吡咯烷酮17、辛酸亚锡0.1、硬脂酸钡1-3、对苯二胺30。一种聚酰亚胺增强纳米材料的制备方法，包括以下步骤：(1)取叔丁基对二苯酚，加入到其重量14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为60℃，加入纳米二氧化硅，保温搅拌30分钟，得纳米分散液；(2)取三乙醇胺，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入聚甘油-10油酸酯，搅拌均匀，与上述纳米分散液混合，超声10分钟，蒸馏除去乙醇，得胺化溶液；(3)取硼酸，加入到上述胺化溶液中，搅拌均匀，升高温度为100℃，加入对甲基苯磺酸，保温搅拌40分钟，加入N-甲基吡咯烷酮，搅拌至常温，得烷酮分散液；(4)取对苯二胺、均苯四甲酸二酐混合，搅拌均匀，加入到上述烷酮分散液中，送入到反应釜中，通入氮气，加入辛酸亚锡，调节反应釜温度为130℃，保温搅拌3小时，出料冷却，得聚合物溶液；(5)取硬脂酸钡，加入到上述聚合物溶液中，搅拌均匀，超声9分钟，抽滤，将滤饼水洗，送入烘箱中，60℃下干燥2小时，冷却至常温，即得所述聚酰亚胺增强纳米材料。性能测试：拉伸强度：50.1-54.7Mpa；弯曲强度：61.0-65.5Mpa；冲击强度：17.3-20.1KJ/m2。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺增强纳米材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：均苯四甲酸二酐10‑17、纳米二氧化硅100‑140、叔丁基对二苯酚0.6‑1、聚甘油‑10油酸酯0.1‑0.2、三乙醇胺1‑2、硼酸5‑7、对甲基苯磺酸1‑2、N‑甲基吡咯烷酮10‑17、辛酸亚锡0.06‑0.1、硬脂酸钡1‑3、对苯二胺20‑30。

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺增强纳米材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：均苯四甲酸二酐10-17、纳米二氧化硅100-140、叔丁基对二苯酚0.6-1、聚甘油-10油酸酯0.1-0.2、三乙醇胺1-2、硼酸5-7、对甲基苯磺酸1-2、N-甲基吡咯烷酮10-17、辛酸亚锡0.06-0.1、硬脂酸钡1-3、对苯二胺20-30。2.一种如权利要求1所述聚酰亚胺增强纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取叔丁基对二苯酚，加入到其重量10-14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为55-60℃，加入纳米二氧化硅，保温搅拌20-30分钟，得纳米分散液；(2)取三乙醇胺，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：章麒，
申请(专利权)人：桐城市新瑞建筑工程有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34