一种形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料及其制备方法

本发明涉及电磁屏蔽材料，尤其涉及一种形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚酰亚胺是一种耐高温、耐寒、力学性能优良、耐腐蚀、抗辐射、具有良好的形状记忆性能的工程塑料，将聚酰亚胺制成电磁屏蔽材料能够实现形状记忆性能和电磁屏蔽性能的结合。

2、电磁屏蔽效能一直是通过材料结构、填料改性来调控，填料性能很大程度上决定电磁屏蔽效能。但是，聚酰亚胺电磁屏蔽薄膜复合材料仍面临众多挑战，比如由于填料具有强的静电作用、分子间的力作用强从而导致与溶剂或基体的相容性差，影响在聚酰胺酸中的分散性，从而导致填料在材料内部团聚，破坏膜的表面平整度。另外，热亚胺化过程中聚酰胺酸脱水引起的体积收缩，纳米填料被分子链争夺，硬化变脆，热处理时间过长薄膜卷曲变形。这些严重影响了聚酰亚胺电磁屏蔽薄膜复合材料的形状记忆性能和电磁屏蔽性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料及其制备方法。本发明提供的形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料具有较强的形状记忆性能和电磁屏蔽性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料，包括聚酰亚胺膜层和复合在所述聚酰亚胺膜层两侧表面的银膜层；

4、所述聚酰亚胺膜层包括聚酰亚胺基体和分散在所述聚酰亚胺基体中的碳功能填料，所述碳功能填料包括还原氧化石墨烯和碳纳米纤维，所述还原氧化石墨烯接枝在聚酰亚胺基体上；所述还原氧化石墨烯和碳纳米纤维的质量分别为聚酰亚胺基体质量的1～4％和0～4％。

5、优选地，所述聚酰亚胺层的厚度为0.1～0.4mm。

6、优选地，所述银膜层的厚度为1～5μm。

7、本发明提供了以上技术方案所述形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料的制备方法，包括以下步骤：

8、将二胺、二酐、氨基化氧化石墨烯、碳纳米纤维和溶剂混合，进行聚合反应，得到聚酰胺酸反应液；所述氨基化氧化石墨烯和碳纳米纤维的质量分别为二胺和二酐总质量的1～4％和0～4％；

9、将所述聚酰胺酸反应液铺膜后除溶剂固化，得到聚酰胺酸复合膜；

10、将所述聚酰胺酸复合膜进行热亚胺化，得到聚酰亚胺膜层；

11、以银靶作为靶材，在所述聚酰亚胺膜层的两侧表面进行磁控溅射沉积银膜层，得到所述形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料。

12、优选地，所述二胺为4,4'-二氨基二苯醚，所述二酐为3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐或4,4'-联氧二苯二甲酸酐；所述二胺和二酐的摩尔比为(10～20)：(10～20)。

13、优选地，所述氨基化氧化石墨烯为接枝十二烷基二甲基氧化胺的氧化石墨烯。

14、优选地，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮。

15、优选地，所述聚合反应的温度为0～25℃，时间为12～24h。

16、优选地，所述热亚胺化包括依次进行的第一阶段、第二阶段、第三阶段、和第四阶段；所述第一阶段的温度为120～140℃，保温时间为1～1.5h；所述第二阶段的温度为180～200℃，保温时间为1～1.5h；所述第三阶段的温度为220～250℃，保温时间为1～1.5h；所述第四阶段的温度为280～320℃，保温时间为1～1.5h。

17、优选地，所述磁控溅射的条件包括：真空度为1.0×10-3～3.0×10-3pa；通氩气，氩气气压为0.8～1.5pa；溅射功率为100～300w，溅射速率为68.6nm/min。

18、本发明提供了一种形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料，包括聚酰亚胺膜层和复合在所述聚酰亚胺膜层两侧表面的银膜层；所述聚酰亚胺膜层包括聚酰亚胺基体和分散在所述聚酰亚胺基体中的碳功能填料，所述碳功能填料包括还原氧化石墨烯和碳纳米纤维，所述还原氧化石墨烯接枝在聚酰亚胺基体上。本发明以聚酰亚胺作为材料基体，向其中引入还原氧化石墨烯和碳纳米纤维，这两种碳功能填料混合小规模堆叠形成π-π共轭效应，且还原氧化石墨烯接枝在聚酰亚胺上，进而使还原氧化石墨烯和碳纳米纤维在聚酰亚胺基体材料中具有良好的分散性；并且还原氧化石墨烯具有优异的机械性能和分散性，碳纳米纤维具有优异的导电导热性能，两者添加后能在材料受力的时候分担部分应力，极大地增强材料机械和电磁屏蔽性能；在此基础上，本发明在材料两面复合银膜层，导电性能提高，反射效能增大，吸收效能增大，总电磁屏蔽效能增强，形成良好的屏蔽体。本发明提供的聚酰亚胺多层薄膜复合材料为三文治多层结构，形成入射层(ag)、损耗层(pi/rgo/cnf)、吸收层(ag)，具有强大的电磁屏蔽性能，同时还原氧化石墨烯和碳纳米纤维这两种纳米功能填料具有高的传导率和能量转换效率，也能够提高聚酰亚胺材料的形状回复率。因此，本发明提供的形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料具有较强的形状记忆性能和电磁屏蔽性能。

技术特征：

1.一种形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料，其特征在于，包括聚酰亚胺膜层和复合在所述聚酰亚胺膜层两侧表面的银膜层；

2.根据权利要求1所述的形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料，其特征在于，所述聚酰亚胺层的厚度为0.1～0.4mm。

3.根据权利要求1所述的形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料，其特征在于，所述银膜层的厚度为1～5μm。

4.权利要求1～3任意一项所述形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述二胺为4,4'-二氨基二苯醚，所述二酐为3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐或4,4'-联氧二苯二甲酸酐；所述二胺和二酐的摩尔比为(10～20)：(10～20)。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氨基化氧化石墨烯为接枝十二烷基二甲基氧化胺的氧化石墨烯。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为0～25℃，时间为12～24h。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热亚胺化包括依次进行的第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段；所述第一阶段的温度为120～140℃，保温时间为1～1.5h；所述第二阶段的温度为180～200℃，保温时间为1～1.5h；所述第三阶段的温度为220～250℃，保温时间为1～1.5h；所述第四阶段的温度为280～320℃，保温时间为1～1.5h。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射的条件包括：真空度为1.0×10-3～3.0×10-3pa；通氩气，氩气气压为0.8～1.5pa；溅射功率为100～300w，溅射速率为68.6nm/min。

技术总结
本发明提供了一种形状记忆电磁屏蔽聚酰亚胺多层薄膜复合材料及其制备方法，涉及电磁屏蔽材料技术领域。本发明提供的聚酰亚胺多层薄膜复合材料，包括聚酰亚胺膜层和复合在所述聚酰亚胺膜层两侧表面的银膜层；所述聚酰亚胺膜层包括聚酰亚胺基体和分散在所述聚酰亚胺基体中的碳功能填料，所述碳功能填料包括还原氧化石墨烯和碳纳米纤维。本发明以聚酰亚胺作为材料基体，向其中引入还原氧化石墨烯和碳纳米纤维，这两种碳功能填料混合小规模堆叠形成π‑π共轭效应，且还原氧化石墨烯接枝在聚酰亚胺上，进而使其具有良好的分散性；再加上表面复合的银膜层与PI形状记忆性能和导电填料损耗电磁波能力的结合，使材料具有智能调控电磁屏蔽功能。

技术研发人员：王廷梅,郑武轩,谢海,杨增辉,陈守兵,王超,张新瑞,王齐华
受保护的技术使用者：中国科学院兰州化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16