本发明专利技术公开了一种导电聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)采用改进Hummers法制备氧化石墨；(2)将制得的氧化石墨置于极性溶剂中，超声分散，得到稳定的氧化石墨烯／极性溶剂悬浮液；(3)在氮气保护下，向悬浮液中加入二胺，搅拌使之充分溶解，然后分批加入二酐和极性溶剂，制得氧化石墨烯／聚酰胺酸的复合溶液；(4)将上述复合溶液用极性溶剂稀释至相应浓度，再将基板浸入溶液中，提拉镀膜，制得氧化石墨烯／聚酰胺酸复合薄膜；(5)将上述复合薄膜脱水环化，得到石墨烯／聚酰亚胺复合薄膜。该方法制得的复合薄膜不仅机械性能高、导电性能好，还具有厚度可控、耐高温的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料制备领域，特别涉及。技术背景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，且机械强度低。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，还具有优良的物理、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.m,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π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。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存在石墨烯在聚酰亚胺中分散不均的缺点。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，使得最终的产品较石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜存在不稳定的现象。
技术实现思路
本专利技术提供一种新型的导电聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，先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；然后再将氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜进行脱水环化，最终得到石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜。该方法制得的复合薄膜中石墨烯的分散性好，薄膜的机械强度高、导电性能好，还具有厚度可控、耐高温的特点。可广泛应用于化工产品、微电子器件等对包装材料有特殊要求的领域。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下:(I)氧化石墨的制备米用改进Hummers法制备氧化石墨。(2)氧化石墨烯/极性溶剂悬浮液的制备将氧化石墨分散于极性溶剂中，控温超声剥离氧化石墨，得到均匀、稳定的氧化石墨烯/极性溶剂悬浮液，其中极性溶剂为N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜或者四氢呋喃，控温超声条件为--温度15~35V ;超声波频率20~ΙΟΟΚΗζ，超声时间4~6h。(3)氧化石墨烯/聚酰胺酸复合溶液的制备在氮气保护下，向氧化石墨烯/极性溶剂悬浮液中加入二胺，搅拌使之充分溶解，然后分批加入与二胺等摩尔量的二酐，再加入上述步骤中的极性溶剂稀释至固含量为0.5~5 %，连续搅拌成均匀相，制得氧化石墨烯/聚酰胺酸的复合溶液，其中聚酰胺酸为二胺和二酐的缩聚物，二胺为4，4’ - 二氨基二苯甲烷或者苯二胺，二酐为均苯四甲酸二酐或者联苯四酸二酐，氧化石墨烯与聚酰胺酸的质量比为0.05~0.5。(4)氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜的制备将基板浸入氧化石墨烯/聚酰胺酸复合溶液中，提拉镀膜，制得的氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜，基板选用玻璃板、硅片、铝板或者钢板，提拉镀膜的提拉速度为5~100mm / min，提拉时基板与液面成90°直角。 (5)石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的制备将载有氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜的基板放入真空烘箱中，阶梯升温，脱水环化制得石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜，其中阶梯升温过程中控制升温速率为2~5°C /min,先升温至80~120°C恒温30~90min ;再升温至180~220°C恒温30~90min ;最后升温至280~380°C恒温30~90min，最终得到石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜。本专利技术的有益效果:(I)本专利技术既解决了聚酰亚胺复合薄膜在制备中石墨烯的分散性问题，又使得最终的产品为石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜，此产品比氧化石墨烯/聚酰亚胺具有更好的稳定性。(2)本专利技术利用提拉法制备的石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜较流延法制备的薄膜，具有厚度均匀，导电性好，机械强度高的特点。【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。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1(I)氧化石墨的制备:将250ml浓硫酸(98% )倒入IOg石墨粉的烧杯中，然后将烧杯移置(TC冰浴下，并在IOOr / min磁力搅拌10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IOOr / 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100ml30%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/聚酰胺酸复合溶液的制备: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，加入10.01g4，4’ - 二氨基二苯醚，搅拌使之充分溶解，然后分批加入10.91g4，4，- 二氨基二苯醚和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/聚酰胺酸复合溶液。(3)氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜的制备:将玻璃板浸入氧化石墨烯/聚酰胺酸复合溶液中，提拉镀膜，提拉速度为20_ / min制得氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜。(4)石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的制备:将载有氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜的基板放入真空烘箱中，阶梯升温，脱水环化制得石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜；其中所述的阶梯升温过程中控制升温速率为2V / min ;先升温到100°C恒温60min ;再升温到200°C恒温60min ;最后升温到300°C恒温60min，得到石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜。经测量石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的厚度为20 μ m，表面电阻率为4.60Χ10_3Ω.m。实施例2 (I)本实施例中的氧化石墨制备过程和步骤与实施例1(1)相同。(2)氧化石墨烯/聚酰胺酸复合溶液的制备:称取Ig干燥后的氧化石墨，溶于50gN，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，加入10.01g4，4’ - 二氨基二苯醚，搅拌使之充分溶解，然后分批加入10.91g均苯四甲酸二酐和128.08g DMF溶液，冰浴下搅拌，反应6h，得到固含量10%的氧化石墨烯/聚酰胺酸复合溶液。(3)氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜的制备:将玻璃板浸入氧化石墨烯/聚酰胺酸复合溶液中，提拉镀膜，提拉速度为50_ / min制得氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜。(4)石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的制备:将载有氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜的基板本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种导电聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其具体步骤如下：(1)通过原位聚合法制备氧化石墨烯／聚酰胺酸复合溶液，将基板浸入制备好的氧化石墨烯／聚酰胺酸复合溶液中，通过提拉法制备氧化石墨烯／聚酰胺酸复合薄膜，其中提拉速度为5～100mm／min，所述基板与所述复合溶液的角度为90°；(2)将载有氧化石墨烯／聚酰胺酸复合薄膜的基板放入真空烘箱，阶梯升温，脱水环化，最终得到石墨烯／聚酰亚胺复合薄膜。其中所述阶梯升温速率为2～5℃／min，升温至80～120℃恒温30～90min后，再升温至180～220℃恒温30～90min；最后升温至280～380℃恒温30～90min。
【技术特征摘要】
1.一种导电聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其具体步骤如下: (1)通过原位聚合法制备氧化石墨烯/聚酰胺酸复合溶液，将基板浸入制备好的氧化石墨烯/聚酰胺酸复合溶液中，通过提拉法制备氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜，其中提拉速度为5~IOOmm / min，所述基板与所述复合溶液的角度为90° ; (2)将载有氧化石墨烯/聚酰胺酸复合薄膜的基板放入真空烘箱，阶梯升温，脱水环化，最终得到石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜。其中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 ~380°C恒温 30 ~90min。2.根据权利要求1所述的一种导电聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于:所述氧化石墨烯/聚酰胺酸复合溶液是通过将氧化石墨分散于极性溶剂中，控温超声得到氧化石墨烯/极性溶剂悬浮液，再在氮气保护下，向悬浮液中加入二胺，充分溶解后分批加入与二胺等摩尔量的二酐，再加入极性溶剂使其稀释至固含量为5~20%，连续搅拌成均匀相后制得。3.根据权利要求2...
【专利技术属性】
技术研发人员：刁婧，唐晓峰，董建廷，
申请(专利权)人：上海朗亿功能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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