本发明专利技术属于导电薄膜技术领域，涉及一种石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，通过将氧化石墨烯和聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸复合，氧化石墨烯由于其层间富含氧的功能性基团，有效提高了石墨烯在聚酰胺酸中的分散性；再将氧化石墨烯复合聚酰胺酸薄膜进行脱水环化，得到石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜。本发明专利技术制备的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜厚度更均匀、导电性好、机械强度高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氧化石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，本专利技术属于导电薄膜制备领域。
技术介绍
现有的导电薄膜一般是油墨印刷发热膜、聚四氟乙烯发热膜等，但这些材料的最大特点是耐温范围窄，机械强度低。而聚酰亚胺能在-269-400°C的宽阔温度范围内使用，热分解温度达到500°C左右，还具有优良物理、机械性能，是制备导电薄膜的理想材料。添加导电填料是提高高分子材料导电性的典型改性方法。常用的导电填料可分为炭系和金属系两大类。其中石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构材料，电阻率只有约10_8Ω.πι，比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小的材料。但石墨烯特殊的大31键共轭的电子结构导致其层间存在很大的范德华引力，其片层极易重新发生团聚和堆砌，进而在许多常见的有机溶剂中难以分散形成稳定的溶液；且反应活性不高，与各类聚合物材料的复合也比较困难。此外，现有技术聚酰亚胺复合薄膜多采用流延方法生产，制得的产品存在厚度不均匀、颜色色差大，生产效率低等缺点。中国专利文献CN201210059833.6公开了一种利用石墨烯增强聚酰亚胺树脂碳化制备碳化膜的方法，该专利技术采用聚酰胺酸与石墨烯原位聚合法制得碳化膜，该方法制得的碳化膜过程中，存在石墨烯在聚酰亚胺中分散不均的缺点；中国专利文献CN201310108138.9公开了聚酰亚胺与氧化石墨烯的制备方法，此专利技术虽然解决了石墨烯在聚酰亚胺基体中的分散和相容问题，但是此专利技术由于氧化石墨烯存在官能团。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中石墨烯与聚酰亚胺复合功能化的问题，从而提出一种以功能性二胺单体以及二酐单体为基元复合氧化石墨烯，通过还原制备导电薄膜的方法。为此，本专利技术提供一种石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的方法，包括以下步骤: (1)氧化石墨烯悬浮液的制备:将氧化石墨分散于极性溶剂中，超声剥离氧化石墨，得到氧化石墨烯悬浮液； (2)氧化石墨烯复合聚酰亚胺溶液的制备:在惰性气体保护和预设温度条件下，向氧化石墨烯悬浮液中逐次加入氯化亚砜和二胺，待氯化亚砜和二胺充分溶解后加入二酐；最后再加入极性溶剂稀释溶液的固含量，并搅拌成均匀相，备用； (3)石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备:将基板浸入氧化石墨烯复合聚酰亚胺溶液中，提拉镀膜；将载有氧化石墨烯复合聚酰亚胺薄膜的基板置入管式炉中，脱水得到石墨烯复合聚酰亚胺薄膜。本专利技术提供的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，所述极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种或几种任意比例混合。本专利技术提供的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，所述超声剥离氧化石墨，超声频率为20-100KHZ，超声时间为4-6h ;超声剥离氧化石墨的温度为15_35°C。本专利技术提供的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，所述二胺为2TFMPH)、BBH、FPPD, BDAF, FBA 中的任意一种。本专利技术提供的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，所述二酐为苯四甲酸二酐、联苯四酸二酐、PMDA、PHDA, DNDA, CBDA, CHDAn, BCHDABPDA、BTDA, NDO, PDO、Br-PDO, TDO中的任意一种。本专利技术提供的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，所述氯化亚砜可替换为PC13 或 PC15。本专利技术提供的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，所述氧化石墨烯与二胺的比例控制在0.1-1.4:1 ;所述氧化石墨烯二胺单体与二酐的质量比控制在0.8-1.2:1。本专利技术提供的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，所述预设温度为80-110C ;所述溶液的固含量为5%_30%。本专利技术提供的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，所述载有氧化石墨烯复合聚酰亚胺薄膜的基板置入管式炉中，采用阶梯式升温，温度控制在200-480°C。本专利技术提供的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，所述阶梯升温速率为2-5°C/min，升温至80_120°C恒温30_90min后，再升温至180_220°C恒温30_90min ;最后升温至 280-48(TC 恒温 20-160min。本专利技术提供的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，所述基板可选用玻璃板、硅片、铝板或者钢板；提拉膜的提拉速度为5-100mm/min，提拉时基板与液面优选成90°直角。本专利技术提供的石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，所述方法制备的氧化石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜应用于TFT柔性驱动电路。本专利技术方法制备的氧化氧化石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜具有以下优点: 1、本专利技术提供石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，通过将氧化石墨烯和聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸复合，氧化石墨烯由于其层间富含氧的功能性基团，有效提高了石墨烯在聚酰胺酸中的分散性；再将氧化石墨烯复合聚酰胺酸薄膜进行脱水环化，得到石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜。2、本专利技术提供石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，利用提拉法制备氧化石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜，与流延法制备的薄膜相比，本专利技术制备的氧化石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜厚度更均匀、导电性好、机械强度高等优点。【附图说明】图1是实施例1制备的氧化石墨烯复合聚酰亚胺的二胺及二酐单体结构图。图2为实施例1中制备的氧化石墨烯复合聚酰亚胺反应式。图3为实施例2中制备的氧化石墨烯复合三氟甲氧基聚酰亚胺材料反应式。图4为实施例3中制备的氧化石墨烯酸酐复合二胺再聚合二酐制备氧化石墨烯3氟甲基聚酰亚胺。【具体实施方式】下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例1 (I)氧化石墨的制备:将120ml浓硫酸(98% )倒入2g石墨粉的烧杯中，然后将烧杯移置(TC冰浴下，并在lOOr/min磁力搅拌30分钟，然后分批加入35g高锰酸钾，并将搅拌速度增加到200r/min搅拌30min，之后将烧杯移置到35°C水浴中保温2_3h后取出烧杯冷却到室温，在lOOr/min搅拌过程中缓慢且连续加入400ml去离子水，控制此过程中混合液的温度在90°C，并保温2h，待样品温度冷却到室温后，缓缓加入100ml，30%的过氧化氢，待完全反应后加入400ml温水(40°C )，然后抽滤，并用10%的稀盐酸洗涤多次，再用去离子水水洗涤多次，最后在60°C真空烘箱中干燥12h，得到氧化石墨。(2)氧化石墨烯复合聚酰亚胺溶液的制备:称取0.1g干燥后的氧化石墨，溶于50g N,N- 二甲基乙酰胺(DMAc)，超声4h，超声波频率50KHz。再将上述溶液置于圆底三口烧瓶中，通入氮气保护下，加入8mL氯化亚砜，以及加入10.0lg对苯二胺PPD，搅拌使之充分溶解，然后分批加入10.91g PMDA和28.98g DMAc溶液，冰浴下搅拌，反应6h，得到固含量20%的氧化石墨烯复合聚酰胺酸复合溶液。其中所用到的二胺单体以及二酐单体如图1所示。其反应的过程如图2所示。(3)石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备:将玻璃板浸入氧化石墨烯复合聚酰胺酸复合溶液中，以速度为20mm/min提拉镀膜，制得氧化石墨烯复合聚酰胺酸薄膜； 将载有氧化石墨烯复合聚酰胺酸薄膜的基板放入真空烘箱中(氮气环境下)，阶梯升温，脱水环化制得石墨烯复合聚酰亚胺复合薄膜；其中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：（1）氧化石墨烯悬浮液的制备：将氧化石墨分散于极性溶剂中，超声剥离氧化石墨，得到氧化石墨烯悬浮液；（2）氧化石墨烯复合聚酰亚胺溶液的制备：在惰性气体保护和预设温度条件下，向氧化石墨烯悬浮液中逐次加入氯化亚砜和二胺，待氯化亚砜和二胺充分溶解后加入二酐；最后再加入极性溶剂稀释溶液的固含量，并搅拌成均匀相，备用；（3）石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜的制备：将基板浸入氧化石墨烯复合聚酰亚胺溶液中，提拉镀膜；将载有氧化石墨烯复合聚酰亚胺薄膜的基板置入管式炉中，脱水得到石墨烯复合聚酰亚胺导电薄膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：闵永刚，范天举，刘屹东，冯亚飞，张栋，宋建军，
申请(专利权)人：南京新月材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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