[发明专利]一种氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料及其制备方法和用途。所述氟氧化石墨烯表面含有活性基团，相比于石墨烯，其不易发生团聚现象，在聚合物中分散性较好，可以直接在聚合物界面间形成较强的相互作用，实现氟氧化石墨烯在聚合物复合材料中的增强效果；所述氟氧化石墨烯可以用于制备氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料；所述氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料具有抗拉伸强度强、摩擦系数低、体积磨损率低、抗电晕等特点。所述氟氧化石墨烯可通过与二酐单体、二胺单体混合，超声，搅拌，加温等步骤，制备得到氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料。所述制备工艺简单可行，操作方便，普适性强。

技术领域

本发明属于聚合物基复合材料制备技术领域，具体涉及一种氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，易于制备，是目前工程塑料中耐热性最好的品种。聚酰亚胺耐疲劳性能、难燃性、尺寸稳定性、电性能都好。正因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域，被称为是“解决问题的能手”。但是，现有的聚酰亚胺材料存在的介电常数较低，加工成型稳定性不好，力学性能不好等缺陷。

2004年曼彻斯特大学Geim等研究人员从石墨上剥下少量石墨烯并研究其性能，发现其具有特殊的电子特性以及优异的力学、电学、光学、热学和磁学性能，从而掀起了石墨烯应用研究的热潮。石墨烯具有优异的导电、导热和力学性能，它可作为制备高强导电复合材料的理想纳米填料，同时也可与分散在溶液中的聚合物单体相混合进而经聚合形成复合材料体系，可赋予复合材料不同的功能性，表现出优异的力学和电学性能、优良的加工性能，为复合材料提供了更广阔的应用空间。然而，由于石墨烯表面缺乏活性基团，自身又容易团聚，在聚合物中分散性较差，很难直接在聚合物界面间形成较强的相互作用，无法实现石墨烯在聚合物复合材料中的增强效果。因此，必须对石墨烯进行必要的修饰，然后再与聚合物进行复合，达到提高性能的目的。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料及其制备方法和用途，所述氟氧化石墨烯表面含有活性基团，相比于石墨烯，其不易发生团聚现象，在聚合物或溶剂(如有机溶剂或者水体系)中分散性较好，可以直接在聚合物界面间形成较强的相互作用，实现氟氧化石墨烯在聚合物基复合材料中的增强效果。

本发明提供如下技术方案：

一种氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料，所述复合材料包括氟氧化石墨烯和聚酰亚胺。

在本发明的一个方案中，所述氟氧化石墨烯和聚酰亚胺的质量百分含量没有特别的限定，其可以为本领域技术人员知晓的能制备得到复合材料的任一质量百分含量；优选地，所述氟氧化石墨烯的质量百分含量为0.01-15wt％；所述聚酰亚胺的质量百分含量为85-99.99wt％。还优选地，所述氟氧化石墨烯的质量百分含量为0.1-10wt％；所述聚酰亚胺的质量百分含量为90-99.9wt％。

在本发明的一个方案中，所述氟氧化石墨烯的选择没有特别的限定，其可以为本领域技术人员知晓的任一种氟氧化石墨烯；优选地，所述氟氧化石墨烯为单层结构，或为多层结构(如2-100层)；优选地，所述氟氧化石墨烯的制备可以为本领域技术人员知晓的任一种制备方法，例如可以为中国专利公开号为CN107652868A或CN103153851A中公开的方法制备得到的；还可以为申请人同日提交的发明名称为“一种氟氧化石墨烯的制备方法”的中国专利申请中的记载的方法；在此全文引入，作为本申请的公开内容。

在本发明的一个方案中，所述聚酰亚胺的选择没有特别的限定，其可以为本领域技术人员知晓的任一分子量和聚合物的聚酰亚胺。优选地，所述聚酰亚胺由二胺单体和二酐单体聚合制备得到。

在本发明的一个方案中，所述氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料具有至少一种性能：