[发明专利]一种聚苯胺/聚芳醚酮复合材料、制备方法及其应用

说明书

一种聚苯胺/聚芳醚酮复合材料、制备方法及其应用，属于高分子复合材料制备技术领域。本发明通过一步法，由含有酮亚胺结构的聚芳醚胺前驱体转化为PANI/PAEK复合材料，实现了PANI在PAEK基底材料内原位、限域生长，其反应式如下所示。本发明充分解决了聚芳醚酮类材料难以溶液成膜以及PANI团聚、含量低的问题，通过优化实验条件得到了介电常数更高、导电性能更佳的PANI/PAEK材料。本发明实现了PANI在基底内均匀分散、不易团聚且含量较高，并且具备优异的机械性能，在高介电常数材料、电子封装材料、导电材料及电磁屏蔽材料等领域有着潜在的发展空间。

技术领域

本发明属于高分子复合材料制备技术领域，具体涉及一种聚苯胺/聚芳醚酮复合材料、制备方法及其在制备高介电材料、导电材料、电磁屏蔽材料中的应用。

背景技术

聚芳醚酮(PAEK)作为一种特种工程塑料，具有优异的热稳定性，良好的机械性质，并且具有优良的电气性能和耐辐射性能。如今，聚芳醚酮类材料及复合材料已成功应用于国防军工、航空航天、电子通讯和医疗卫生等各个方面。

聚芳醚酮具有良好的电气绝缘的性能，但传统的聚芳醚酮类材料加工性能差，无法满足加工的要求。近年来，充分结合聚醚醚酮类聚合物耐高温、机械性能好的优势，利用聚芳醚酮制备高介电材料、导电材料已成为研究热点。制备导电填料/聚合物复合材料是获得高介电常数的另一种方法。在导电填料中，聚苯胺(PANI)是应用最广泛的导电高分子聚合物之一，同样也是一种具有特殊功能的新型材料。聚苯胺具有良好的热稳定性和化学稳定性，而且具有良好的环境稳定性、较高的电导率、质轻、易加工、原料廉价等优点。在聚苯胺与聚芳醚酮结合中，文献通常利用磺化聚芳醚酮与聚苯胺进行直接混合，制备得到高导电材料。

但是传统的聚芳醚酮类材料溶解性差，难以溶液成膜，同时，PANI由于自身刚性较强非常易碎，很难形成薄膜。同时聚苯胺分子主链间都存在着氢键作用，氢键作用使聚苯胺分子链间产生很强的团聚现象，溶解性很差，导致PANI难以自身单独成膜且含量较少。

在前人的研究中，通过含有酮亚胺结构的单体与双酚单体进行聚合，得到聚芳醚酮前驱体材料，通过酸处理的方法得到聚芳醚酮类材料。本发明利用此类含有酮亚胺结构的聚芳醚酮前驱体材料为基础，采用后处理的方法，制备得到了PANI/PAEK复合材料，通过导电填料的填充结合聚芳醚酮材料的优异性能，在高介电材料、导电材料、电磁屏蔽材料等方面有着广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有的技术的不足，提供一种聚苯胺/聚芳醚酮(PANI/PAEK)复合材料、制备方法及其应用。

(一)本发明所述的半结晶型聚苯胺/聚芳醚酮复合材料的制备方法，其具体步骤如下：

(1)配置一定浓度的过硫酸铵的酸溶液；

(2)将半结晶型聚芳醚胺前驱体(PAEKt)加入到步骤(1)得到的过硫酸铵的酸溶液中，并将其放入反应釜中，在一定温度下进行反应；具体反应步骤如(I)所示；

(Ⅰ)(代表具有此类结构的一类反应，n代表聚合度为正整数，Y≥1)

例如，将含有酮亚胺的聚醚醚酮前驱体(PEEKt)放入含有过硫酸铵的盐酸溶液中，发生式(II)的化学反应；

(II)0P1

(3)将步骤(2)得到的产物依次放入乙醇和水中清洗，真空烘干后得到本发明所述的半结晶型PANI/PAEK复合材料。

作为优选，步骤(1)中所使用的酸为盐酸、硫酸、植酸、磺基水杨酸、苯磺酸、醋酸、对甲苯磺酸中的一种或多种；

作为优选，步骤(1)中，酸浓度为0.1M～5.0M，过硫酸铵溶解于酸溶液中，过硫酸铵浓度为0.009M～0.3M；