[发明专利]石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于包括0.1wt%～50wt%石墨烯二维纳米片、19.23wt%～76.81wt%聚酰亚胺、0.05wt%～25wt%聚苯胺纳米纤维和/或聚苯胺纳米粒子；所述聚苯胺纳米纤维的直径为10～300 nm、长度为0.5～5µm，所述聚苯胺纳米粒子的粒径为50～500 nm，并且至少部分聚苯胺纳米纤维和/或聚苯胺纳米粒子与石墨烯二维纳米片通过物理方式结合形成复合物。

2.根据权利要求1所述的石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：所述石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料由石墨烯二维纳米片、聚酰亚胺以及聚苯胺纳米纤维和/或聚苯胺纳米粒子复合形成。

3.根据权利要求1所述的石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：所述石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料中石墨烯二维纳米片的含量为0.25wt%～10wt%。

4.根据权利要求3所述的石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：所述石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料中石墨烯二维纳米片的含量为0.25wt%～1wt%。

5.根据权利要求1所述的石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：所述石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料包括0.25wt%～1wt%石墨烯二维纳米片、65.38wt%～76.35wt%聚酰亚胺和0.25 wt%～1wt%聚苯胺纳米纤维和/或聚苯胺纳米粒子。

6.根据权利要求1所述的石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：所述石墨烯二维纳米片、聚苯胺纳米纤维和/或聚苯胺纳米粒子与聚酰亚胺的质量比为0.15：76.81～15：65.38。

7.根据权利要求6所述的石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：所述石墨烯二维纳米片、聚苯胺纳米纤维和/或聚苯胺纳米粒子与聚酰亚胺的质量比为0.25：76.35～1：71.15。

8.根据权利要求1所述的石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：所述聚苯胺纳米纤维的直径为10～100 nm，长度为0.5～2 µm。

9.根据权利要求1所述的石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：所述聚苯胺纳米粒子的粒径为100～200 nm。

10.根据权利要求1所述的石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：所述聚酰亚胺包括缩聚型芳香聚酰亚胺。

11.根据权利要求10所述的石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：所述聚酰亚胺由芳香型二胺与芳香型二酐原位聚合形成。

12.根据权利要求11所述的石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料，其特征在于：所述芳香型二胺包括4,4二氨基二苯醚、4,4二氨基联苯或者3,4二氨基二苯醚，所述芳香型二酐包括均苯四甲酸二酐、二苯酮二酐、联苯二酐或偏苯三酸酐。

13.权利要求1-12中任一项所述石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

将石墨烯粉体和/或石墨烯二维纳米片与聚苯胺纳米纤维和/或聚苯胺纳米粒子在溶剂中混合，获得石墨烯二维纳米片的分散液；

将所述石墨烯二维纳米片的分散液与芳香型二胺及芳香型二酐混合，并使芳香型二胺及芳香型二酐原位聚合形成聚酰胺预聚物/石墨烯复合物，之后将所述聚酰胺预聚物/石墨烯复合物于100℃～150℃加热1h～4h，之后在200℃～300℃加热1h～4h，使聚酰胺预聚物发生亚胺化反应，从而获得石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于包括：将石墨烯粉体和/或石墨烯二维纳米片与聚苯胺纳米纤维和/或聚苯胺纳米粒子在溶剂中混合，并进行超声处理，获得石墨烯二维纳米片的分散液。