[发明专利]一种含芴或芴酮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

1.一种含芴或芴酮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芴或芴酮结构的芳香二胺、四酸二酐和层状纳米粒子为原料，二胺与二酐摩尔比为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％，所述二胺的分子结构通式为：

其中，

Z为

Ar₁选自下列结构式中的任何一种：

其中，Ar₂、Ar₃、Ar₄选自下列结构式中的任何一种：

其中Ar₅和Ar₆选自下列结构式中的任何一种：

其中，m＝1,2,3,4,6,8；n₁,n₂＝1,2,3,4,5,6。

2.根据权利要求1所述含芴或芴酮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：

。

3.根据权利要求1所述含芴或芴酮结构的聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：层状纳米粒子为蒙脱土、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、四氯化铅和三氯化钌中的一种或多种混合物。

4.根据权利要求1所述含芴或芴酮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用于制备成粉体或薄膜。

5.根据权利要求1所述含芴或芴酮结构的聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：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。

6.根据权利要求5所述含芴或芴酮结构的聚酰亚胺纳米复合材料，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％。

7.根据权利要求5所述含芴或芴酮结构的聚酰亚胺纳米复合材料，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。

8.根据权利要求5所述含芴或芴酮结构的聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：聚酰胺酸脱水得到聚酰亚胺的方法是热酰亚胺化或化学酰亚胺化。

9.根据权利要求8所述含芴或芴酮结构的聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：热酰亚胺化的具体操作为：将含有层状米粒子的聚酰胺酸复合胶液刮涂在玻璃板上，再将玻璃板置于真空烘箱中，抽真空，升温程序为：室温升温至100℃后恒温整个过程0.8～3h，从100℃升温至200℃后恒温整个过程0.8～2h，从200℃升温至300℃恒温整个过程0.8～2h，从300℃升温至350℃～500℃后恒温整个过程0.5～2h，冷却后可取出聚酰亚胺膜。