[发明专利]一种有序孔结构聚酰亚胺/石墨烯基复合碳泡沫及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种碳泡沫，其特征在于，它是以聚酰亚胺和石墨烯制成的复合碳泡沫。

2.如权利要求1所述的碳泡沫，其特征在于，所述聚酰亚胺和石墨烯的质量比为100:(5～20)。

3.如权利要求2所述的碳泡沫，其特征在于，所述聚酰亚胺和石墨烯的质量比为100:(15～20)。

4.如权利要求1～3任一项所述的碳泡沫，其特征在于，它是以聚酰亚胺为基体，石墨烯为填料的复合泡沫经碳化制备而成的复合碳泡沫。

5.如权利要求4所述的碳泡沫，其特征在于，所述复合泡沫是：以聚酰胺酸、氧化石墨烯为原料，在水中分散均匀形成分散液后置于模具中，使用冷冻液冷冻，再进行冷冻干燥、热亚胺化制得。

6.如权利要求5所述的碳泡沫，其特征在于，所述冷冻是定向冷冻，所述定向冷冻的方法为：将装有分散液的模具底部与冷冻液上表面贴合，进行冷冻。

7.权利要求1～6任一项所述的碳泡沫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将聚酰胺酸、氧化石墨烯加入水中，再加入有机碱搅拌、分散均匀，得到水分散液；

(2)将步骤(1)制备的水分散液倒入模具中，使用冷冻液冷冻后，冷冻干燥，得冻干的样品；

(3)将步骤(2)得到的冻干的样品热亚胺化，得到复合泡沫；

(4)将步骤(3)制得的复合泡沫碳化，即得复合碳泡沫。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述聚酰胺酸和氧化石墨烯的质量比为100:(5～20)；所述聚酰胺酸和水的质量比为(0.5:99.5)～(15:85)，优选为5:95；所述聚酰胺酸和有机碱的质量比为100:(39.7～79.3)，优选为100:47.6；

和/或，步骤(2)中，所述冷冻液为加有干冰的乙醇，所述冷冻液的温度为-30～-75℃，优选为-70℃；所述冷冻干燥的温度为-50～-60℃，压强为5～15Pa，时间为80～100h；

和/或步骤(3)中，所述热亚胺化的方法为在下列条件下程序升温：75～85℃，0.5h；95～105℃，1h；115～125℃，1h；145～155℃，1h；175～185℃，0.5h；195～205℃，1h；245～255℃，1h；265～275℃，2h；

优选的，所述热亚胺化的方法为在以下条件下程序升温：80℃，0.5h；100℃，1h；120℃，1h；150℃，1h；180℃，0.5h；200℃，1h；250℃，1h；270℃，2h；

和/或步骤(4)中，所述碳化的方法为在惰性气氛下，程序升温：从室温升温到800～1200℃，升温速率2～10℃/min，保温1～3h；

优选的，所述碳化的方法为在氮气气氛下，程序升温：从室温升温到800℃，升温速率5℃/min，保温2h。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述冷冻为定向冷冻，所述定向冷冻的方法为：将装有分散液的模具底部与冷冻液上表面贴合，进行冷冻。

10.权利要求1～6任一项所述的碳泡沫在隔热防护和/或电磁屏蔽材料中的用途。