[发明专利]一种含萘结构的聚酰亚胺纳米复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种含萘结构的聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：采用具有高平面性含萘结构的芳香二胺、各种四酸二酐和层状纳米粒子为原料，二胺与二酐按摩尔比为1:(0.9～1.1)，层状纳米粒子的质量为二胺和二酐总质量的0.05～30％；其制备方法包括以下两种方法：步骤(A1)、在氩气气氛中，将层状纳米粒子在强极性非质子有机溶剂中超声分散0.5～10h，制备浓度0.05～30％的纳米粒子均匀分散液；(A2)、将二胺与二酐按摩尔比为1:(0.9～1.1)加入到强极性非质子有机溶剂中，在-10～40℃搅拌反应0.5～72h，得到均相、粘稠的聚酰胺酸胶液；(A3)、将纳米粒子分散液添加到聚酰胺酸胶液中搅拌0.1～10h；(A4)、对含层状纳米粒子的聚酰胺酸复合胶液中的聚酰胺酸进行脱水，得到聚酰亚胺纳米复合材料；

或者，步骤(B1)、在氩气气氛中，将层状纳米粒子在强极性非质子有机溶剂中超声分散0.5～10h后，将二胺与二酐按摩尔比为1:(0.9～1.1)加入到分散液中，在-10～40℃搅拌反应0.5～72h，得到均相、粘稠的聚酰胺酸复合胶液；(B2)、对含层状纳米粒子的聚酰胺酸复合胶液中的聚酰胺酸进行脱水，得到聚酰亚胺纳米复合材料。

2.根据权利要求1所述含萘结构的聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：二胺单体的分子结构通式为：

其中Ar₁选自下列结构式中的任何一种：

其中Ar₂选自下列结构式中的任何一种：

其中，Ar₃选自下列结构式中的任何一种：

其中，Ar₄选自下列结构式中的任何一种：

其中，Ar₅选自下列结构式中的任何一种：

3.根据权利要求1所述含萘结构的聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：二酐的分子结构式如下所示：

。

4.根据权利要求1所述含萘结构的聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：层状纳米粒子可以为蒙脱土、石墨烯、云母片或水滑石，以及具有层状结构的氮化硼、氮化碳、黑磷、氧化铁、二氧化锰、三氧化钼、三氧化钨、五氧化二钒、二硫化钼、二硫化钨、二硫化钛、二硫化钒、硒化镓、二硒化钨、二硒化钛、硒化铋、二碘化铅、溴化镁、二氯化钼、氯化铬、四氯化铅、三氯化钌中的一种或多种混合物。

5.根据权利要求1所述含萘结构的聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：聚酰亚胺纳米复合材料可以制备成粉体或薄膜。

6.一种根据权利要求1所述含萘结构的聚酰亚胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下两种方法：步骤(A1)、在氩气气氛中，将层状纳米粒子在强极性非质子有机溶剂中超声分散0.5～10h，制备浓度0.05～30％的纳米粒子均匀分散液；(A2)、将二胺与二酐按摩尔比为1:(0.9～1.1)加入到强极性非质子有机溶剂中，在-10～40℃搅拌反应0.5～72h，得到均相、粘稠的聚酰胺酸胶液；(A3)、将纳米粒子分散液添加到聚酰胺酸胶液中搅拌0.1～10h；(A4)、对含层状纳米粒子的聚酰胺酸复合胶液中的聚酰胺酸进行脱水，得到聚酰亚胺纳米复合材料；或者，步骤(B1)、在氩气气氛中，将层状纳米粒子在强极性非质子有机溶剂中超声分散0.5～10h后，将二胺与二酐按摩尔比为1:(0.9～1.1)加入到分散液中，在-10～40℃搅拌反应0.5～72h，得到均相、粘稠的聚酰胺酸复合胶液；(B2)、对含层状纳米粒子的聚酰胺酸复合胶液中的聚酰胺酸进行脱水，得到聚酰亚胺纳米复合材料。

7.根据权利要求6所述含萘结构的聚酰亚胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于：聚酰胺酸复合胶液中纳米粒子、二胺和二酐总质量占反应物料总质量的2～50％。

8.根据权利要求6所述含萘结构的聚酰亚胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于：强极性非质子有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基砜、环丁砜、1,4-二氧六环、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、间甲酚、四氢呋喃中的一种或一种以上的混合物。