[发明专利]一种具有超级电容特性的聚酰亚胺基材料及制备方法

权利要求书

1.一种具有超级电容特性的聚酰亚胺基材料，其特征在于聚酰亚胺基材料的组分及各组分占聚酰亚胺基材料总质量的百分含量分别如下：

2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺基材料，其特征在于所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺基材料，其特征在于所述的纳米填料为碳系材料颗粒、金属氧化物或硫化物中的一种或两种及以上共混；其中碳系材料颗粒为炭黑、活性炭、碳纳米管、石墨或石墨烯；金属氧化物为氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化铜、氧化镍、氧化锌、氧化钴、氧化锆、氧化汞或氧化银；硫化物为二硫化钼或硫化锰。

4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺基材料，其特征在于所述的纤维织物为芳纶纤维布、玻璃纤维布、聚酯纤维布、聚酰胺纤维布、聚乙烯醇纤维布、聚丙烯腈纤维布、聚丙烯纤维布或聚氯乙烯纤维布。

5.一种制备如权利要求1所述的聚酰亚胺基材料的方法，其具体步骤如下：

A、聚酰胺酸PAA/纳米填料复合溶液的制备

首先，将纳米填料放入烘箱中预处理；接着将纳米填料放入装有极性溶剂的反应器中，加入偶联剂，控制温度超声搅拌；再加二胺单体，超声搅拌，待其完全溶解后，分批加入与二胺单体等摩尔量的二酐，连续搅拌反应成均相，制得一定质量分数的PAA/纳米填料复合溶液；

B、纤维增强聚酰亚胺基复合材料的制备

首先，将纤维织物悬置于步骤A制得的PAA/纳米填料复合溶液中10-30min，取出；再将剩余的PAA/纳米填料复合溶液均匀地喷涂在纤维织物的两面，双面压实；将其放入烘箱中阶梯升温，升温到280℃-320℃恒温50-70min，脱水环化得具有超级电容特性的聚酰亚胺基材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤A中的二胺为4,4’-二胺基二苯醚、对苯二胺、间苯二胺、二甲基二苯甲烷二胺、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、4,4’-双酚A二苯醚二胺、4,4’-二(4-氨基苯氧基)二苯砜、4,4’-二(4-氨基苯氧基)二苯醚、二氨基二苯(甲)酮、4,4’-二氨基三苯胺、4,4’-二氨基二苯甲烷或二氨基二苯基砜中的一种或是两种共混；步骤A中的二酐为均苯四酸二酐、3,3,4,4-联苯四甲酸二酐、4,4’-氧双邻苯二甲酸酐、异构二苯硫醚二酐、三苯二醚四酸二酐、苯酮四甲酸二酐、二苯酮四羧酸二酐、双酚A二酐、单醚四甲酸二酐或3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸酐中的一种或是两种共混。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤A中的极性溶剂为N,N’-二甲基乙酰胺、N,N’-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤A中纳米填料放入烘箱中预处理的温度为100-120℃，时间为12-24h。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤A中加入偶联剂反应，控制温度在20-30℃，超声搅拌时间为0.5-1h；超声波频率在20KHz-100KHz；加入二酐后，搅拌反应2-7h；制得的复合溶液的质量百分浓度为15-40％；步骤A中分3-7批加入与二胺等摩尔量的二酐。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于阶梯升温为：升温速率为2-4℃/min；从40-50℃，升温到85-120℃恒温50-70min；再升温到185-215℃恒温50-70min；最后升温到280-320℃恒温50-70min。