一种氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯加入二氯亚砜中超声搅拌，在N,N‑二甲基甲酰胺催化作用下，加热回流，得到酰氯化的石墨烯，与过量的氨基苯氧基邻苯二甲腈和氰基改性的纤维素衍生物，加入到甲苯溶剂中，室温搅拌回流，得到氰基功能化的石墨烯/纤维素复合材料，经高温炭化，得到氰基功能化的含石墨烯的复合碳材料；最后加入含可交联的聚芳醚腈的N‑甲基吡咯烷酮溶液中，水浴加热，超声搅拌，高速球磨，得到灰黑色浆料，离心洗涤干燥，得到产品。本发明专利技术制备的复合材料为超细粉末，高强度耐高温，可加工性能优异，可通过熔融压制，热拉伸方式获得介电质薄膜材料，用于电子器件领域。

Preparation of a cyanyl modified composite carbon based poly aryl ether nitrile composite

Method for preparing polyarylene ether nitrile compound material of the invention provides a cyano group modified carbon based composite, which comprises the following steps: adding graphene oxide two chloro sulfoxide in ultrasonic stirring, in N, N two DMF catalyst, refluxing, graphene acyl chloride, and an excess of amino phenoxy phthalate two cyano and cyano modified cellulose derivative, added to the toluene solvent, stirring at room temperature, reflux, graphene / cyano functionalized cellulose composite material, through high temperature carbonization, obtained graphene Containing Cyano functionalized carbon composite material; finally adding containing crosslinkable polyarylene ether nitrile N methyl pyrrolidone solution, water bath, ultrasonic stirring, high-speed milling, get black slurry, centrifugal washing and drying to obtain the product. The composite material prepared by the invention is ultra-fine powder, high strength, high temperature resistance and excellent processability. It can obtain dielectric thin film material by melting and pressing and thermal stretching method, and is applied to the field of electronic devices.

【技术实现步骤摘要】
一种氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的制备方法
本专利技术属于介电薄膜材料
，具体涉及一种氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的制备方法。
技术介绍
聚芳醚腈是一类侧链上含有氰基、综合性能优异的半结晶性聚芳醚类高分子，由于独特的化学结构，聚芳醚腈具有很高的机械强度、阻燃性、耐热性和抗蠕变性等优点，作为一类新型工程树脂，可望在汽车工业、电子电器和航空航天等领域具有广泛的应用，但是聚芳醚腈仍然存在不足之处，比如介电常数较低等，这些不足之处导致聚芳醚腈在许多领域受到限制。因此，为了改善这种状况，加入补偿其缺陷的性能优异的无机纳米颗粒，制备出的复合材料既持有无机颗粒的优异特性，又含有聚芳醚腈自身的特性，具有很好的应用前景。氧化石墨烯的表面富含大量的羟基和环氧基团及少量的羧基、羰基、苯酚基、内酯和醌等含氧官能团，氧化石墨烯还原后得到的石墨烯由于结构特殊，因而具备许多优异性能，其电子传输速度是硅元素的100倍，理论比表面积高达2600㎡/g，硬度比钻石还大，同时不失韧性，因此由于石墨烯具有高强度、高导电率和高比面积，使得石墨烯基聚合物复合材料的综合性能优异，但是目前以石墨烯为填料，对聚芳醚腈的研究在介电性能方面研究并不多见。中国专利CN105907076A公开的一种石墨烯/聚芳醚腈复合薄膜及其制备方法，将氧化石墨烯均匀分散于N-甲基吡咯烷酮中，加入聚芳醚腈，超声搅拌均匀，形成混合溶液，采用流延成膜的方法得到流延膜，加热蒸发溶剂，再高温热还原，得到石墨烯/聚芳醚腈复合薄膜,该方法制备的薄膜质量轻且界面相同性好，导电率高，拉伸强度高，介电常数高，可作为高介电储能材料使用，但是该方法中石墨烯具有非常大的比表面积、表面能高，在聚芳醚腈基体中极易发生团聚现象，且与聚芳醚腈基体的界面相容性差，结合牢度较弱，介电损耗较高，且耐热性能较差，石墨烯基聚芳醚腈复合薄膜的综合使用性能仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的制备方法，将氰基改性的石墨烯材料与氰基改性纤维素衍生物混合，高温炭化形成氰基改性的复合碳材料，再与可交联的聚芳醚腈复合，经连续超声和高速球磨沉析技术得到超细粉末材料，该超细粉末材料高强度耐高温，可加工性能优异，可通过熔融压制，热拉伸方式获得介电质薄膜材料，用于电子器件领域。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯加入二氯亚砜中超声搅拌，在N,N-二甲基甲酰胺催化作用下，在60-70℃加热回流反应24h，过滤真空干燥得到酰氯化的石墨烯，与过量的氨基苯氧基邻苯二甲腈和氰基改性的纤维素衍生物，加入到甲苯溶剂中，室温搅拌回流反应72h，洗涤离心干燥，得到氰基功能化的石墨烯/纤维素复合材料；(2)将步骤(1)制备的氰基功能化的石墨烯/纤维素复合材料为碳源，以二茂铁为催化剂前驱体，在氮气氛围下，高温炭化，得到氰基功能化的含石墨烯的复合碳材料；(3)将步骤(2)制备的氰基功能化的含石墨烯的复合碳材料加入含可交联的聚芳醚腈的N-甲基吡咯烷酮溶液中，水浴加热，超声搅拌，高速球磨，得到灰黑色浆料，离心洗涤干燥，得到氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，氧化石墨烯和二氯亚砜的用料比为0.2-0.3g:200mL。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，氰基功能化的石墨烯/纤维素复合材料中纤维素的含量高于50wt％。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，二茂铁与碳源的质量比为5-30:70-95。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，高温炭化的条件为，400-450℃下反应30-40min，升温至900℃反应5-15min。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，氰基功能化的含石墨烯的复合碳材料中含有石墨烯、碳纳米管和碳微球。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，可交联的聚芳醚腈为邻苯二甲腈封端的聚芳醚腈。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，高速球磨的转速为10000-14000r/min，时间为5-10min。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料中氰基改性的复合碳的含量为0.01-0.04wt％。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料为超细粉末，可经熔融和热拉伸得到复合薄膜材料。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术制备的氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料中利用氰基改性的复合碳材料对聚芳醚腈聚合物进行改性，氰基改性的复合碳材料在聚芳醚腈聚合物中分散性好，界面相容性好，可提高复合材料的性能稳定性和可加工性能，且聚芳醚腈为可交联的邻苯二甲腈封端的聚芳醚腈，含有大量的可交联基团，经过高温交联反应可进一步提高氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的稳定性和可加工性能。(2)本专利技术制备的氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料中氰基改性的复合碳材料中含有氰基改性的石墨烯、碳纳米管和碳微球，通过在氰基改性石墨烯的制备过程中加入氰基改性的纤维素衍生物，将石墨烯与纤维素衍生物充分混合，再以二茂铁为催化剂前驱体对纤维素衍生物进行高温炭化处理，使纤维素衍生物炭化形成复合碳材料，通过控制催化剂前驱体和高温炭化工艺，得到含石墨烯、碳纳米管和碳微球的复合碳材料，该复合碳材料含有多级碳材料，综合性能更好，更有利于提高聚芳醚腈复合材料的耐热性能和力学性能。(3)本专利技术制备的氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料为超细粉末，具有高强度耐高温的性能，可加工性能优异，通过熔融压制，热拉伸方式获得的介电质薄膜材料的玻璃化温度大于360℃，拉伸强度大于450MPa，模量大于4.5GPa，柔性性佳，介电常数为11-28.5，介电损耗为0.02-0.045，满足耐高温、耐化学品腐蚀、耐辐射等电子器件领域的使用需要，电学和力学性能综合性能优异。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1：(1)将0.2g氧化石墨烯加入200mL二氯亚砜中超声搅拌，在N,N-二甲基甲酰胺催化作用下，在60℃加热回流反应24h，过滤真空干燥得到酰氯化的石墨烯，与过量的氨基苯氧基邻苯二甲腈和氰基改性的纤维素衍生物，加入到甲苯溶剂中，室温搅拌回流反应72h，洗涤离心干燥，得到氰基功能化的石墨烯/纤维素复合材料，其中纤维素的含量高于50wt％。(2)将氰基功能化的石墨烯/纤维素复合材料为碳源，以5wt％的二茂铁为催化剂前驱体，在氮气氛围下，先在400℃下反应30min，升温至900℃反应5min，高温炭化得到氰基功能化的含石墨烯的复合碳材料。(3)将氰基功能化的含石墨烯的复合碳材料加入含邻苯二甲腈封端的聚芳醚腈的N-甲基吡咯烷酮溶液中，其中氰基功能化的含石墨烯的复合碳材料与邻苯二甲腈封端的聚芳醚腈的质量比为0.01:1，在60℃下水浴加热，超声搅拌1h，在10000r/min转速下高速球磨5min，得到灰黑色浆料，离心洗涤干燥，得到氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料。(4)将氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料熔融加工形成薄膜，在280℃下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯加入二氯亚砜中超声搅拌，在N,N‑二甲基甲酰胺催化作用下，在60‑70℃加热回流反应24h，过滤真空干燥得到酰氯化的石墨烯，与过量的氨基苯氧基邻苯二甲腈和氰基改性的纤维素衍生物，加入到甲苯溶剂中，室温搅拌回流反应72h，洗涤离心干燥，得到氰基功能化的石墨烯/纤维素复合材料；(2)将步骤(1)制备的氰基功能化的石墨烯/纤维素复合材料为碳源，以二茂铁为催化剂前驱体，在氮气氛围下，高温炭化，得到氰基功能化的含石墨烯的复合碳材料；(3)将步骤(2)制备的氰基功能化的含石墨烯的复合碳材料加入含可交联的聚芳醚腈的N‑甲基吡咯烷酮溶液中，水浴加热，超声搅拌，高速球磨，得到灰黑色浆料，离心洗涤干燥，得到氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯加入二氯亚砜中超声搅拌，在N,N-二甲基甲酰胺催化作用下，在60-70℃加热回流反应24h，过滤真空干燥得到酰氯化的石墨烯，与过量的氨基苯氧基邻苯二甲腈和氰基改性的纤维素衍生物，加入到甲苯溶剂中，室温搅拌回流反应72h，洗涤离心干燥，得到氰基功能化的石墨烯/纤维素复合材料；(2)将步骤(1)制备的氰基功能化的石墨烯/纤维素复合材料为碳源，以二茂铁为催化剂前驱体，在氮气氛围下，高温炭化，得到氰基功能化的含石墨烯的复合碳材料；(3)将步骤(2)制备的氰基功能化的含石墨烯的复合碳材料加入含可交联的聚芳醚腈的N-甲基吡咯烷酮溶液中，水浴加热，超声搅拌，高速球磨，得到灰黑色浆料，离心洗涤干燥，得到氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料。2.根据权利要求1所述的一种氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，氧化石墨烯和二氯亚砜的用料比为0.2-0.3g:200mL。3.根据权利要求1所述的一种氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，氰基功能化的石墨烯/纤维素复合材料中纤维素的含量高于50wt％。4.根据权利要求1所述的一种氰基改性的复合碳基聚芳醚腈复合材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东进，
申请(专利权)人：东莞市联洲知识产权运营管理有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44