[发明专利]一种轻质耐高温、高比表面积的聚酰亚胺导电浆粕及其制备方法

说明书

一种轻质耐高温、高比表面积的聚酰亚胺导电浆粕及其制备方法，属于导电材料技术领域。以聚酰亚胺浆粕为骨架载体，聚酰亚胺浆粕表面层为具有高导电性或高导热性的金属层。首先将聚酰胺酸浆粕均匀分散于去离子水中，然后向其中加入氨水，沉出后将其置于金属盐水溶液中，使浆粕负载上金属离子，随后在还原性溶液中将金属离子还原，之后再对覆载金属的聚酰胺酸浆粕进行高温热处理，从而得到表面覆载金属层的聚酰亚胺导电浆粕。本发明制结合了聚酰亚胺和金属层的优点，具有耐高温、高导电、密度低、比表面积高的特点，是一种新型的高性能有机/无机复合导电材料。

技术领域

本发明涉及耐高温、高导电、轻质的导电填料领域。具体的，涉及到一种轻质耐高温、高比表面积的聚酰亚胺导电浆粕及其制备方法，属于导电材料技术领域。

背景技术

导电填料是指由导电性材料构成的添加材料，主要以填料的形式加入到基体之中以提高基体的电导率。

根据填料的形态，导电填料目前主要有粉体和纤维两种形式，通过其在基体内部的搭接而形成导电网络，实现对电荷的传导。而根据填料的材质，导电填料可分为金属系、碳材料系和导电高分子等。金属系中以金、银、铜等为主，具有导电率高、导热性好的特点，但纯金属基的填料存在密度高、易氧化和不耐腐蚀等问题，不仅与复合材料面向轻质、高强度的发展要求不符，还在一定程度上影响了复合材料的长时间使用性能。碳材料系是指以石墨、碳纳米管、纳米纤维、石墨烯等以碳元素为主的添加剂体系，具有应用范围广、导电性持久稳定的特点，但电导率与金属材料相比仍然较低、在对电导率要求高的应用领域中有一定的局限性。导电高分子材料包含聚苯胺、聚乙炔等，电荷可以在其大分子链的共轭结构中进行传输，该类材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜的特点，但同样其电导率相对较差，而且化学性质不稳定，难以应用于一些高端场所。

根据导电填料的工作原理，分散性、比表面积和电导率是评价导电填料工作效率的主要指标。近年来，通过在非金属基材表面覆载金属粒子而得到的具有一定比表面积的导电材料成为了一个新的研究方向，例如导电玻璃纤维，这类材料能够耐高温，但是导电玻纤性脆，不耐弯折，而且密度偏大，接近于金属元素的密度，所以在一些轻质高强的应用领域无法满足要求。这类材料往往性能比较单一，不能同时具备轻质、耐高温、高比表面积、高导电的性能。

因此，现在急需开发一种低密度、耐高温、高比表面积、高导电率的导电材料，以满足航空航天、电子电工等领域对于高性能导电添加材料的需求。

发明内容

为了解决以上问题，本发明开发了一种具有低密度、耐高温、高比表面积和高导电率的新型导电材——聚酰亚胺导电纤维浆粕。该材料以具有高比表面积的聚酰亚胺纤维浆粕为承载体，通过在其表面覆载银、铜等高导电性的金属粒子而赋予其电荷传导的能力。聚酰亚胺材料具有优异的耐高低温性能，能够在短时间耐400℃的高温，长时间适用于300℃高温环境不受影响。与采用聚酰亚胺长纤维或者短纤维为承载基体制备的导电纤维相比，该浆粕类材料具有大量的枝杈结构和非常高的比表面积，使其在填充过程中能够形成广泛的搭接，有效的提高导电通路的数量，提高导电效率。

一种轻质耐高温、高比表面积的聚酰亚胺导电浆粕，其特征在于，以聚酰亚胺浆粕为骨架载体，聚酰亚胺浆粕表面层为具有高导电性或高导热性的金属层，金属优选为铜、银、镍。

导电浆粕的密度在1.6-3.0g/cm³之间；所述导电浆粕的比表面积大于1g/cm³。

进一步聚酰亚胺导电浆粕直径为0.1～50mm，比表面积在1～50m²/g。

本发明提供了一种轻质耐高温、高比表面积的聚酰亚胺导电浆粕的制备方法，该方法包括：

(1)取聚酰胺酸纤维浆粕均匀分散于去离子水中；

(2)向步骤(1)的分散液中加入氨水，保持一段时间后沉出，清洗，使得在聚酰胺酸纤维浆粕表面生长有机铵盐；