一种低介电常数聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：1）用硅烷偶联剂改性氧化石墨烯：2）在室温和氮气气氛环境下，将摩尔比为1∶1的二胺和二酐加入到高沸点极性非质子溶剂中，配制成固含量5-15wt%的溶液；3）将步骤1）中得到的改性氧化石墨烯加入到步骤2）中得到的溶液中，超声分散，并在室温下连续搅拌反应18-24h，得到聚酰胺酸粘稠液；4）将步骤3）制得的聚酰胺酸粘稠液浇筑到模具上；5）将模具在80-100℃下真空干燥2-3h后，升温至130-160℃下再真空干燥2-3h，得到聚酰胺酸凝胶膜；6）将步骤5）得到的聚酰胺酸凝胶膜继续升温至180-200℃真空干燥1-3h后，再升温至240-280℃温度下真空干燥1-3h，得到产物聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚酰亚胺复合材料
，具体的涉及一种。
技术介绍
作为高性能聚合物，聚酰亚胺(PI)是一类具有耐高温、耐低温、耐辐射、优异的化学稳定性和良好力学强度的高分子材料，已在光电学、航天航空、电气电子等高
得到广泛应用。聚酰亚胺由于具有低的介电常数，对于电力工业是非常重要的材料。在逆变器电机中作为关键的绝缘部分，聚酰亚胺和逆变器电机的运行可靠性直接相关。当今，随着逆变器电机的高电压和绝缘等级的发展，聚酰亚胺薄膜的性能尤其是介电常数在工业领域成为最主要的问题之一，然而，现有的聚酰亚胺薄膜仍然不能符合逆变器电机发展的需要。石墨烯是一种性能极佳的增强材料，具有极高的力学强度、热导率和电导率，但其应用仍然处于研发阶段，还未有可商业化的产品投产。石墨烯基复合材料被看作是石墨烯将率先应用的领域之一。尤其石墨烯具有典型的二维平面结构，对于聚酰亚胺薄膜的力学性能和导电特性将产生定向增强效果。公开号为CN102534858A的中国专利公开了一种石墨烯/聚酰亚胺复合纤维的制备方法，该石墨烯/聚酰亚胺复合纤维的制备方法制备得到的复合纤维虽然在一定程度上提高了力学性能，但是，复合纤维的综合性能并未达到理想值，其力学性能、耐热性能和导电性能不能同时兼顾，造成该问题的原因主要有:复合纤维在制备过程中存在石墨烯自团聚，导致石墨烯分散不均匀；以及石墨烯与聚酰亚胺基体粘合力较差，导致应力集中。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种，采用该方法制备得到的聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜具有较低的介电常数和综合性能。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案:一种，包括如下步骤: O用硅烷偶联剂改性氧化石墨烯:将质量分数为0.1%-1%的氧化石墨烯加入到乙醇溶液中，超声分散后加入质量分数为1%-10%的带氨基硅烷偶联剂，在60-80°C下搅拌反应3-10h后，经离心分离、洗涤干燥得到改性氧化石墨烯； 2)在室温和氮气气氛环境下，将摩尔比为1:1的二胺和二酐加入到高沸点极性非质子溶剂中，配制成固含量5-15wt%的溶液； 3)将步骤I)中得到的改性氧化石墨烯加入到步骤2)中得到的溶液中，超声分散，并在室温下连续搅拌反应18-24h，得到聚酰胺酸粘稠液； 4)将步骤3)制得的聚酰胺酸粘稠液浇筑到模具上； 5)将模具在80-100°C下真空干燥2-3h后，升温至130-160°C下再真空干燥2_3h，得到聚酰胺酸凝胶膜； 6)将步骤5)得到的聚酰胺酸凝胶膜继续升温至180-200°C真空干燥l_3h后，再升温至240-280°C温度下真空干燥l_3h，得到产物聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜。进一步，所述步骤I)中，带氨基的硅烷偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。进一步，所述步骤I)中，乙醇溶液的质量浓度为95%。进一步，所述步骤I)中，以4500转/分钟的速度离心分离10分钟，并洗涤、干燥3-4 次。进一步，所述步骤2)中，高沸点极性非质子溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。进一步，所述步骤2)中，二胺为4，4，-二氨基二苯醚、4，4，-双(4_氨基苯氧基)二苯砜、双甲烷或己二胺或二氨基二苯甲烷。进一步，所述步骤2)中，二酐为二苯甲酮_3、3，3’，4，4’-四甲基二酐、均苯四甲酸二酐、4，4，-(六氟亚丙基)双-邻苯二甲酸酐、双酚A型二酐、联苯四酸二酐或双(3，4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷。进一步，所述步骤3)中，加入的所述改性氧化石墨烯的质量与所述步骤6)中最终制得的聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜总质量的比值小于等于0.26%。本专利技术的有益效果在于: 本专利技术的，通过改进的Hummers法制备了氧化石墨烯，并通过超声分散法获得了氧化石墨烯在水和高沸点极性非质子溶剂中的悬浮液，结合原位聚合法制备聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜；本专利技术的制备方法的原理是采用超声波、机械共混手段，使纳米粒子在聚合物单体(或其预聚体)中均匀分散，然后在一定条件下引发单体就地聚合；由于对石墨烯纳米粒子的表面进行改性，可确保纳米颗粒分散均匀且不团聚，因此，制备得到的复合薄膜的力学性能和耐热性能均较高，即提高了复合薄膜的综合性能；常用的表面改性方法是表面化学改性，即通过表面改性剂如偶联剂、不饱和有机酸等与颗粒表面进行化学反应或化学吸附的方式来完成；结果显示，绝缘体的聚酰亚胺转变成了导电性良好的聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜；通过引入氧化石墨烯来降低聚酰亚胺复合薄膜的介电常数；且随着氧化石墨烯引入量的增加，氧化石墨烯对介电常数的影响也会越来越明显；用KH-550偶联剂表面改性过的氧化石墨烯表面有氨基，经过搅拌和超生能顺利分散在聚酰胺酸溶液中；因此，利用本专利技术的制备方法可制备得到具有低介电常数的聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜，该材料在保持了聚酰亚胺的热学性能的同时，降低了其介电常数，其介电常数随着氧化石墨烯质量含量的增加，介电常数呈现先减小在增大的趋势，同时，介电常数的最低值也随着不同的二胺和二酐单体改变，在氧化石墨烯不同的质量含量时出现。【附图说明】为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明: 图1为本专利技术中的氧化石墨烯的透射电镜照片； 图2a-图2c为采用本专利技术制备方法制备得到的聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜在不同重量百分比的氧化石墨烯下的结构图；其中，图2a表示无氧化石墨烯，图2b表示少量的氧化石墨烯，图2c是过量的氧化石墨烯。图3为采用本专利技术制备方法制备得到的聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜在不同频率下的介电常数； 图4为采用本专利技术制备方法制备得到的聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜在不同重量百分比的氧化石墨烯下的介电常数。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例1 本实施例的，包括如下步骤: O用硅烷偶联剂改性氧化石墨烯:将质量分数为0.1%的氧化石墨烯加入到乙醇溶液中，每隔一小时以50W、40kHz的超声分散20分钟，后加入质量分数为5%的带氨基硅烷偶联剂，在60°C下以1000转/分钟搅拌反应5h后，并以4500转/分钟的速度离心分离10分钟，洗涤、干燥3次，得到改性氧化石墨烯；其中，乙醇溶液的质量浓度为95%，，带氨基的硅烧偶联剂米用γ_氨基丙基二乙氧基娃烧。具体的，本实施例的氧化石墨烯的制备过程为:将5g石墨和2.5g硝酸钠在115ml的硫酸(98%)中混合搅拌；然后在冰浴中冷却2h，之后加入15g高锰酸钾并大力搅拌4h，样品加热到35°C维持30min后，反应混合物达到室温，然后倒入含有250ml的去离子水中，进一步加热到70°C，维持恒温15min后，倒入IL的去离子水中，加入3%的过氧化氢，除去未反应的高锰酸钾和二氧化锰；然后将反应的混合物移入其他容器中，获得的氧化石墨烯经过反复的离心分离和在去离子水中的再分散进行净化；使用前，氧化石墨烯需在60°C真空状态下干燥48h。2)在室温和氮气气氛环境下，将摩尔比为1:1的二胺和二酐加入到高沸点极性非质子溶剂中，配制成固含量10wt%的溶液；其中，本实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低介电常数聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1）用硅烷偶联剂改性氧化石墨烯：将质量分数为0.1%‑1%的氧化石墨烯加入到乙醇溶液中，超声分散后加入质量分数为1%‑10%的带氨基硅烷偶联剂，在60‑80℃下搅拌反应3‑10h后，经离心分离、洗涤干燥得到改性氧化石墨烯；2）在室温和氮气气氛环境下，将摩尔比为1 ：1的二胺和二酐加入到高沸点极性非质子溶剂中，配制成固含量5‑15wt%的溶液；3）将步骤1）中得到的改性氧化石墨烯加入到步骤2）中得到的溶液中，超声分散，并在室温下连续搅拌反应18‑24h，得到聚酰胺酸粘稠液；4）将步骤3）制得的聚酰胺酸粘稠液浇筑到模具上；5）将模具在80‑100℃下真空干燥2‑3h后，升温至130‑160℃下再真空干燥2‑3h，得到聚酰胺酸凝胶膜；6）将步骤5）得到的聚酰胺酸凝胶膜继续升温至180‑200℃真空干燥1‑3h后，再升温至240‑280℃温度下真空干燥1‑3h，得到产物聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：袁媛，张成行，许志龙，吴俐亚，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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