一种聚苯胺/聚芳醚酮复合材料、制备方法及其应用，属于高分子复合材料制备技术领域。本发明专利技术通过一步法，由含有酮亚胺结构的聚芳醚胺前驱体转化为PANI/PAEK复合材料，实现了PANI在PAEK基底材料内原位、限域生长，其反应式如下所示。本发明专利技术充分解决了聚芳醚酮类材料难以溶液成膜以及PANI团聚、含量低的问题，通过优化实验条件得到了介电常数更高、导电性能更佳的PANI/PAEK材料。本发明专利技术实现了PANI在基底内均匀分散、不易团聚且含量较高，并且具备优异的机械性能，在高介电常数材料、电子封装材料、导电材料及电磁屏蔽材料等领域有着潜在的发展空间。的发展空间。的发展空间。的发展空间。
【技术实现步骤摘要】
一种聚苯胺/聚芳醚酮复合材料、制备方法及其应用
[0001]本专利技术属于高分子复合材料制备
，具体涉及一种聚苯胺/聚芳醚酮复合材料、制备方法及其在制备高介电材料、导电材料、电磁屏蔽材料中的应用。
技术介绍
[0002]聚芳醚酮(PAEK)作为一种特种工程塑料，具有优异的热稳定性，良好的机械性质，并且具有优良的电气性能和耐辐射性能。如今，聚芳醚酮类材料及复合材料已成功应用于国防军工、航空航天、电子通讯和医疗卫生等各个方面。
[0003]聚芳醚酮具有良好的电气绝缘的性能，但传统的聚芳醚酮类材料加工性能差，无法满足加工的要求。近年来，充分结合聚醚醚酮类聚合物耐高温、机械性能好的优势，利用聚芳醚酮制备高介电材料、导电材料已成为研究热点。制备导电填料/聚合物复合材料是获得高介电常数的另一种方法。在导电填料中，聚苯胺(PANI)是应用最广泛的导电高分子聚合物之一，同样也是一种具有特殊功能的新型材料。聚苯胺具有良好的热稳定性和化学稳定性，而且具有良好的环境稳定性、较高的电导率、质轻、易加工、原料廉价等优点。在聚苯胺与聚芳醚酮结合中，文献通常利用磺化聚芳醚酮与聚苯胺进行直接混合，制备得到高导电材料。
[0004]但是传统的聚芳醚酮类材料溶解性差，难以溶液成膜，同时，PANI由于自身刚性较强非常易碎，很难形成薄膜。同时聚苯胺分子主链间都存在着氢键作用，氢键作用使聚苯胺分子链间产生很强的团聚现象，溶解性很差，导致PANI难以自身单独成膜且含量较少。
[0005]在前人的研究中，通过含有酮亚胺结构的单体与双酚单体进行聚合，得到聚芳醚酮前驱体材料，通过酸处理的方法得到聚芳醚酮类材料。本专利技术利用此类含有酮亚胺结构的聚芳醚酮前驱体材料为基础，采用后处理的方法，制备得到了PANI/PAEK复合材料，通过导电填料的填充结合聚芳醚酮材料的优异性能，在高介电材料、导电材料、电磁屏蔽材料等方面有着广泛的应用前景。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是在于针对现有的技术的不足，提供一种聚苯胺/聚芳醚酮(PANI/PAEK)复合材料、制备方法及其应用。
[0007](一)本专利技术所述的半结晶型聚苯胺/聚芳醚酮复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
[0008](1)配置一定浓度的过硫酸胺的酸溶液；
[0009](2)将半结晶型聚芳醚胺前驱体(PAEKt)加入到步骤(1)得到的过硫酸胺的酸溶液中，并将其放入反应釜中，在一定温度下进行反应；具体反应步骤如(I)所示；
[0010][0011](Ⅰ)(代表具有此类结构的一类反应，n代表聚合度为正整数，Y≥1)
[0012]例如，将含有酮亚胺的聚醚醚酮前驱体(PEEKt)放入含有过硫酸胺的盐酸溶液中，发生式(II)的化学反应；
[0013][0014](3)将步骤(2)得到的产物依次放入乙醇和水中清洗，真空烘干后得到本专利技术所述的半结晶型PANI/PAEK复合材料。
[0015]作为优选，步骤(1)中所使用的酸为盐酸、硫酸、植酸、磺基水杨酸、苯磺酸、醋酸、对甲苯磺酸中的一种或多种；
[0016]作为优选，步骤(1)中，酸浓度为0.1M～5.0M，过硫酸胺溶解于酸溶液中，过硫酸胺浓度为0.009M～0.3M；
[0017]作为优选，步骤(2)中，反应温度为0℃～220℃，反应时间为1～10h；半结晶型聚芳醚胺前驱体(PAEKt)与过硫酸胺的酸溶液的用量比为0.1g：5mL～160mL；
[0018]作为优选，步骤(3)中，水和乙醇的清洗次数为3～6次；
[0019]作为优选，步骤(3)中，烘干温度为60～100℃，烘干时间为6～24h；
[0020](二)本专利技术所述的无定形聚苯胺/聚芳醚酮复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
[0021](1)配置一定浓度的过硫酸胺的酸溶液；
[0022](2)将无定形聚芳醚胺前驱体(PAEKt)(结构式如(III)所示)加入到步骤(1)得到的过硫酸胺的酸溶液中，并将其放入反应釜中，在一定温度下进行反应；
[0023][0024]其中，N为如下所示任一结构，M为如下所示任一结构，*与苯环相连，n为正整数代
表聚合度；
[0025][0026][0027]进一步，(III)所示化合物如下之一所示：
[0028][0029]例如，将含有酮亚胺的聚芳醚酮前驱体(PAEKt)放入含有过硫酸胺的盐酸溶液中，
发生式(V)的化学反应；
[0030][0031](3)将步骤(2)得到的产物依次放入乙醇和水中清洗，真空烘干后得到本专利技术所述的无定形PANI/PAEK复合材料。
[0032]作为优选，步骤(1)中所使用的酸为盐酸、硫酸、植酸、磺基水杨酸、苯磺酸、醋酸、对甲苯磺酸中的一种或多种；
[0033]作为优选，步骤(1)中，酸浓度为0.1M～5.0M，过硫酸胺溶解于酸溶液中，过硫酸胺浓度为0.009M～0.3M；
[0034]作为优选，步骤(2)中，反应温度为0℃～220℃，反应时间为1～10h；无定形聚芳醚胺前驱体(PAEKt)与过硫酸胺的酸溶液的用量比为0.1g：5mL～160mL；
[0035]作为优选，步骤(3)中，水和乙醇的清洗次数为3～6次；
[0036]作为优选，步骤(3)中，烘干温度为60～100℃，烘干时间为6～24h；
[0037]与现有的技术相比，本专利技术的创新性及优势为：
[0038]本专利技术通过一步法，实现了由含有酮亚胺结构的聚芳醚胺前驱体(PAEKt)转化为PANI/PAEK复合材料，实现了PANI在PAEK基底材料内原位、限域生长。本专利技术充分解决了聚芳醚酮类材料难以溶液成膜以及PANI团聚、含量低的问题。本专利技术制备得到的PANI/PAEK复合材料，通过PANI导电材料的原位生长提高了PAEK材料的电导率，利用PANI分散性好含量高的特点，提高了PAEK材料的介电常数。通过优化处理过程中酸的种类、酸浓度、过硫酸胺浓度、温度、时间等，得到了介电常数更高、导电性能更佳的PANI/PAEK材料，制备得到的PANI/PEEK复合材料电导率最高可达到3.01*10
‑4S/m，介电常数可达到1902.0(介电损耗1.473)(如实施例4所示)。采用此种方法制备PANI/PAEK材料实现了PANI在基底内均匀分散、不易团聚且含量较高，并且具备优异的机械性能，在高介电常数材料、电子封装材料、导电材料及电磁屏蔽材料领域有着潜在的发展空间和应用。
附图说明
[0039]图1是实施例1制备得到的聚醚醚酮前驱体(PEEKt)、PANI/PEEK复合材料和商品化的聚醚醚酮(PEEK)(购自吉林省长春市吉林大学特塑工程研究有限公司)(图a)、商品化PANI粉末(图b)的红外谱图。图中所示的PANI/PEEK膜与商品化PEEK和PANI的红外峰保持一致，在1650cm
‑1处出现了C＝O键振动峰，1306cm
‑1处出现了N
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半结晶型或无定形聚苯胺/聚芳醚酮复合材料的制备方法，其步骤如下：(1)配置一定浓度的过硫酸胺的酸溶液；(2)将半结晶型聚芳醚胺前驱体或无定形聚芳醚胺前驱体加入到步骤(1)得到的过硫酸胺的酸溶液中，并将其放入反应釜中，在一定温度下进行反应；(3)将步骤(2)得到的产物依次放入乙醇和水中清洗，真空烘干后得到半结晶型或无定形PANI/PAEK复合材料。2.如权利要求1所述的半结晶型或无定形聚苯胺/聚芳醚酮复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所使用的酸为盐酸、硫酸、植酸、磺基水杨酸、苯磺酸、醋酸、对甲苯磺酸中的一种或多种。3.如权利要求1所述的半结晶型或无定形聚苯胺/聚芳醚酮复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，酸浓度为0.1M～5.0M，过硫酸胺溶解于酸溶液中，过硫酸胺浓度为0.009M～0.3M。4.如权利要求1所述的半结晶型或无定形聚苯胺/聚芳醚酮复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，半结晶型聚芳醚胺前驱体的结构式如下所示，其中，a、b、X、Y为正整数，Y≥1，n为正整数表示聚合度。5...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞金辉，林子瑜，张海博，姜振华，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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