[发明专利]一种复合聚酰亚胺阻燃板材的制备方法

说明书

本发明属于聚合物基复合材料的技术领域，具体的涉及一种新型复合聚酰亚胺阻燃板材的制备方法。所述阻燃板材的制备原料包括表面带有活性氨基的石墨烯。所得板材具有优异的阻燃性，同时依然保持良好的力学性能。

技术领域

本发明属于聚合物基复合材料的技术领域，具体的涉及一种复合聚酰亚胺阻燃板材的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺作为高耐热性树脂，在多个领域有着广泛的应用，其耐热性与分子结构中的刚性基团有很大关系，但是由于有机物的共性，聚酰亚胺材料的阻燃性较差。而石墨烯具有较大的比表面积和优良的电子传导性能，并且有很好的透光性、导热性和阻燃性，可以有效改善复合材料的力学性能、热学性能以及电学性能，是一种用途极其广泛的新材料。因石墨烯是典型的片状结构，在与聚合物基体复合过程中易造成片状结构的褶皱，并且石墨烯片层间有强的范德华力，导致石墨烯在聚合物基体中分散性差。此外，因石墨烯表面特殊的离域大π键结构，其表面官能团很少，因而与聚合物的相容性差。基于此，需要对石墨烯进行表面改性，以提高其在聚酰亚胺基体中的分散性及与基体的相容性。

一种石墨烯/SiO₂杂化聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法公开采用二异氰酸酯对氧化石墨烯进行改性，改性后，与聚酰亚胺的结合仅仅通过氢键的作用连接，结合力不够强，受外力冲击后石墨烯与聚酰亚胺容易分离。

SiO₂空心球/氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的制法公开通过4,4’-二氨基二苯醚直接与氧化石墨烯的羧基官能团脱水缩合反应，反应不够充分，石墨烯表面的4,4’-二氨基二苯醚接枝率较低，而且比较分散。

发明内容

本发明的目的在于针对现有复合聚酰亚胺阻燃板材存在的缺陷而提供一种复合聚酰亚胺阻燃板材的制备方法，所得板材具有优异的阻燃性，同时依然保持良好的力学性能。

本发明的技术方案为：一种复合聚酰亚胺阻燃板材的制备方法，所述阻燃板材的制备原料包括表面带有活性氨基的石墨烯。

所述表面带有活性氨基的石墨烯首先由氧化石墨烯经酰化处理后，再经二元胺处理所得。

所述复合聚酰亚胺阻燃板材的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)氧化石墨烯表面改性：将重量份为1份的氧化石墨烯与重量份为10～25份的酰化试剂混合，超声处理1～10小时后，再在温度为50～90℃的条件下，搅拌、回流反应24～48小时，抽滤、洗涤，去除酰化试剂，得到酰化的石墨烯；再将1份酰化的石墨烯与1～100份二元胺混合，超声处理1～10小时后，在温度为0～100℃的条件下反应24～48小时，抽滤、洗涤，再在温度为30～80℃的条件下真空干燥处理24～48小时，得到表面带有活性氨基的石墨烯，即氨基化石墨烯；

(2)氨基化石墨烯的分散：将步骤(1)得到的表面带有活性氨基的石墨烯加入至含有超支化分散剂和SiO₂的酰胺类溶剂中，使氨基化石墨烯充分分散，得到氨基化石墨烯/SiO₂/超支化分散剂/酰胺类溶剂体系；

(3)称取二元胺单体和二元酐单体，其中二元胺单体与二元酐单体的摩尔比为1：1.01～1.04；先将二元胺单体溶于酰胺类溶剂中，控制反应温度为20～40℃，然后分批加入二元酐单体，待二元酐单体全部加入后，继续搅拌1.5～3h，制得聚酰胺酸溶液；

(4)在机械搅拌作用下，将步骤(2)所得的氨基化石墨烯/SiO₂/超支化分散剂/酰胺类溶剂体系，加入至步骤(3)所得的聚酰胺酸溶液中，持续机械搅拌，使氨基化石墨烯在聚酰胺酸溶液中充分分散，得到聚酰胺酸/氨基化石墨烯/SiO₂/酰胺类溶剂复合体系；

(5)将步骤(4)所得复合体系加入制板机中，逐步升温至350℃进行高温环化，制备聚酰亚胺板。