[发明专利]一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，由以下组分按照重量份数组成：聚酰亚胺树脂聚合物150‑300份，富勒烯1‑2份，稀土氧化物0.1‑0.2份，改性剂2.5‑3.5份。本发明的石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，力学性能优异，断裂伸长率大于40％，薄膜厚度只有8‑12μm，常温拉伸强度大于200MPa，弹性模量大于2.88GPa且不起皱，平整度高，体积电阻率为4.5×10¹‑3.7×10⁶。

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺薄膜，特别涉及一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

目前，航空航天事业的蓬勃发展对于高分子材料的需求越来越迫切，但是由于太空环境的影响，对于高分子材料的各方面性能都有了苛刻的要求。聚酰亚胺作为一种高耐热的材料，同时还具备高化学稳定性、高机械性能、高耐辐射性与高度可加工性，在航天事业上有很大的应用空间。但是聚酰亚胺的电阻率较高，电子在材料里不容易移动，积攒的电荷难以扩散，就会形成静电，而静电在航天领域是极其危险的，容易破坏航空器材，损坏电子元件。

石墨烯作为一种新型的碳材料，其具有特殊的二维结构，电子可以在其表面几乎没有阻力的迅速移动，因此具有良好的导电性，另外，石墨烯在热学、电学、力学方面都具有极其优秀的性能，远高于其他的无机材料，而这些正是一些高分子聚合物所欠缺的，所以石墨烯/高分子复合材料在各个研究机构中逐渐被重视。

目前，对于特种聚酰亚胺复合薄膜材料已有了大量的报道，但仍存在这制备繁琐、污染大，且最终复合材料平展度低，性能不理想等问题。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，通过合理的组分配比和工艺改进制得聚酰亚胺复合薄膜。该薄膜力学性能、电学性能均具有明显的提升，且表层均匀平整，成品率高，综合质量好。

一种石墨烯复合聚酰亚胺薄膜，由以下组分按照重量份数组成：

聚酰亚胺树脂聚合物150-300份，富勒烯1-2份，稀土氧化物0.1-0.2份，改性剂2.5-3.5份；

聚酰亚胺树脂聚合物包括以下重量百分含量组分：石墨烯0.2-1.5％、钛白粉1-5％、硅溶胶0.5-6％、含氟丙烯酸酯共聚物2-10％、聚酰亚胺树脂余量，其中含氟丙烯酸酯共聚物为分子量3000-10000超支化聚合物。

优选地，所述改性剂由水杨酸甲酯和液态石蜡按照重量比(3-5)：1的比例配置而成。

优选地，所述聚酰亚胺树脂聚合物包括以下百分含量组分：石墨烯0.5-0.75％、钛白粉2-3％、硅溶胶2-5％、含氟丙烯酸酯共聚物3-6％、聚酰亚胺树脂余量。

优选地，聚酰亚胺树脂聚合物还包括复合填充料1-2％，该复合填充料为质量比1：0-2的纳米氧化镁晶须、纳米氧化硅。

优选地，聚酰亚胺树脂聚合物的制备步骤如下：

1)按重量比称取原料，将聚酰亚胺树脂缓慢加热升温至60-80℃，然后向其中加入含氟丙烯酸酯共聚物，先快速搅拌10-15min，然后保温慢速搅拌0.5-1h，再降温至30±5℃，超声处理10-12min，随后保温静置2-4h，得混合物一；

2)常温条件下将石墨烯分批次加入混合物一中，在添加过程中保持超声处理，待添加完成后每隔15min超声处理20-30min，间隔超声处理4-5次，得混合物二；

3)将钛白粉研磨至纳米级，然后与复合填充料一起在45℃恒温震荡条件下加入硅溶胶中，保温反应0.5-1.5h，得混合物三；

4)将混合物三在搅拌条件下缓慢加入混合物二中，先在45-50℃保温搅拌30min，然后降至常温搅拌成均相即可。