一种碳系材料聚酰亚胺复合薄膜的合成的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种复合薄膜的合成，尤其涉及一种具体设计新型聚酰亚胺复合薄膜 的合成。
【背景技术】
[0002] 聚酰亚胺薄膜的发展迄今为止已有五十多年的历史，从最早的美国杜邦公司的均 苯型聚酰亚胺薄膜（Kapton)到现在数之不尽的品种和样式。据统计，被用来合成聚酰亚胺 的二酐和二胺已达到了 200-300种，被合成并进行研究的聚酰亚胺已达数千种。聚酰亚胺 薄膜属于绝缘材料，具有很高的电阻率，在大型生产中极易产生大量的静电荷积累，会引起 燃烧、爆炸等危险事故。为了解决这一静电荷积累问题，至今已用过或正在使用的方法是在 聚酰亚胺薄膜中填充导电材料，比如石墨、炭黑、金属粉末、金属纤维、金属合金、无机电解 质和金属氧化物等导电物质，但都是以一种物质单独加入，其抗静电效果不理想，在聚酰亚 胺薄膜生产和使用过程中仍易发生因静电荷积累而导致的燃烧、爆炸事故。
【发明内容】
[0003] 鉴于碳系材料有其特有的优势，其体积电阻率为0. 1-1 Ω · cm，导电性稳定持久， 能够大幅度调整材料的导电性能。因此，为解决上述技术问题，我们选择比导电高分子化 合物更适合的碳系材料混合物作为聚酰亚胺薄膜的填充物，从而为聚酰亚胺复合薄膜的合 成提供了一条新的经济的合成路线，丰富了聚酰亚胺复合薄膜的合成思路及方法。用碳系 材料作为抗静电材料还有很多优点，比如价格低廉、原料易得、机械强度高、耐高温、添加量 少、性能稳定。
[0004] 本发明采用的技术方案为：原位聚合法制备不同比例的PI/RGO、PI/RG0+WMNT复 合薄膜，同样的方法加入定量石墨烯和不同比例的碳纳米管、二酐、二胺合成一系列聚酰亚 胺复合薄膜，以上制备步骤如下：
[0005] (1)碳系材料聚酰胺酸的制备，采用超声分散-原位聚合法制备聚酰亚胺碳系复 合薄膜。在100ml圆底烧瓶中加入25ml DMAC，加入石墨烯0.8% (在此比例时，单一复合 薄膜的综合性能最好），然后分别加入1 %、2 %、3 %、4 %、5 %、6 %的酸化碳纳米管，超声至 无明显颗粒，加入2. 00g 0DA，机械搅拌lOmin，再分多次在lh内缓慢加入2. 22g PMDA，机械 搅拌反应5. 5h，得到颜色逐渐加深的聚酰胺酸溶液。
[0006] 反应式如下：
[0007]
[0008] (2)将聚酰胺酸溶液放入真空栗中进行抽滤除气泡，然后在干净的玻璃板上流延 成膜，将膜置于烘箱内，在80、100、120、150°C下使膜成型，然后浸泡于蒸馏水中，刮下薄膜。 用不锈钢铁架固定好薄膜，置于马弗炉中程序升温，于100、150、200、250、300°(：下各111，反 应式如下：
[0009]
[0010] ⑶步骤⑵反应完全后，自然冷却至室温，即得到碳系材料聚酰亚胺复合薄膜。 再进行一系列表征比较。
[0011]由聚酰亚胺和碳系材料合成复合薄膜的的工艺特点是：操作简便，产率高，薄膜性 能提高。同时，反应处理过程中，0DA和PDMA的质量最优比为：1 : 1.02倍。且除气泡用的 是真空栗进行抽滤，时间为5-10分钟。所使用的碳系材料符合绿色化学思想，碳系材料的 用量为10%以下。
[0012] 采用碳系混合材料作为绝缘材料聚酰亚胺薄膜的抗静电性机理，是因为碳系材料 不仅具有良好的导电性、机械性能、透明度高，用于聚酰亚胺薄膜上，在不影响其应用的情 况下，还添加了抗静电性。近几年来，碳系材料作为研究课题，在实验研究中，越来越受广大 科研工作者的关注。同时，碳系原料的价格便宜，易于储存，稳定性高，机械性能强。最主要 的是，透明度高，作为添加材料并不影响物质本身的透过率。本文在前期的研究基础上进一 步选择了简捷新颖、环境友好和价格低廉的碳系材料作为一种静电添加剂，不仅增强原材 料的机械性能，同时保证了它的抗静电性能。
【附图说明】
[0013] 图1为石墨烯的含量对聚酰亚胺薄膜表面电阻率的影响。
[0014] 图2为0. 8%石墨烯和1%酸化碳纳米管对聚酰亚胺薄膜表面电阻率的影响。
[0015] 图3为0. 8%石墨烯和2%酸化碳纳米管对聚酰亚胺薄膜表面电阻率的影响。
[0016] 图4为0. 8%石墨烯和3%酸化碳纳米管对聚酰亚胺薄膜表面电阻率的影响。
[0017] 图5为0. 8%石墨烯和4%酸化碳纳米管对聚酰亚胺薄膜表面电阻率的影响。
[0018] 图6为0. 8%石墨烯和5%酸化碳纳米管对聚酰亚胺薄膜表面电阻率的影响。
[0019] 图7为0. 8%石墨烯和6%酸化碳纳米管对聚酰亚胺薄膜表面电阻率的影响。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1在100ml圆底烧瓶中加入25ml DMAC，加入石墨烯0. 8%，然后分别加入 1%、的酸化碳纳米管，超声至无明显颗粒，加入2. 00g 0DA，搅拌lOmin，再分多次在lh内缓 慢加入2.22g PMDA，机械搅拌反应5.5h，得到颜色逐渐加深的聚酰胺酸（PAA)溶液。在干 净的玻璃板上流延成膜，将膜置于烘箱内，80、100、120、150°C使膜成型，在蒸馏水中浸泡接 下。不锈钢铁架固定好薄膜，置于马弗炉中程序升温，100、150、200、250、300°(：各111。自然 冷却至室温，即得到聚酰亚胺/碳系材料复合膜。
[0021] 图2为0. 8%石墨烯和1%酸化碳纳米管对聚酰亚胺薄膜表面电阻率的影响。图 中显示：0. 8%石墨烯和1%酸化碳纳米管的填充降低了聚酰亚胺薄膜的表面电阻率。
[0022] 实施例2采用超声分散-原位聚合法制备聚酰亚胺碳系复合薄膜。在100ml圆 底烧瓶中加入25ml DMAC，加入石墨烯0.8% (在此比例时，单一复合薄膜的综合性能最 好），然后分别加入2%的酸化碳纳米管，超声至无明显颗粒，加入2. 00g 0DA，搅拌lOmin， 再分多次在lh内缓慢加入2. 22g PMDA，机械搅拌反应5. 5h，得到颜色逐渐加深的聚酰胺酸 (PAA)溶液。在干净的玻璃板上流延成膜，将膜置于烘箱内，80、100、120、150 °C使膜成型， 在蒸馏水中浸泡接下。不锈钢铁架固定好薄膜，置于马弗炉中程序升温，100、150、200、250、 300°C各lh。自然冷却至室温，即得到聚酰亚胺/碳系材料复合膜。
[0023] 图3为0. 8%石墨烯和2%酸化碳纳米管对聚酰亚胺薄膜表面电阻率的影响。图 中显示：0. 8%石墨烯和2%酸化碳纳米管的填充降低了聚酰亚胺薄膜的表面电阻率。
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