[发明专利]一种纳米片层石墨烯增强聚亚胺复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种纳米片层石墨烯增强聚亚胺复合材料的制备方法及其应用。称取对苯二甲醛、二乙烯三胺、三乙烯四胺混合后，溶于乙醇中，60℃下反应生成黄色固体，过滤取沉淀置于烘箱中烘干，再用小型粉碎机粉碎后过筛处理，得到黄色粉末状的聚亚胺基底粉末，再置于烘箱中烘5h；称取纳米片层石墨烯为增强相，添加到聚亚胺基底粉末，球磨均匀得复合材料粉末；将粉末置于准备好的模具中，再对模具进行热压得到纳米片层石墨烯增强聚亚胺复合材料。本发明通过较为简便的方法制备复合材料，从硬度、拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等多方面提高聚亚胺基底的机械性能并能实现循环使用。

技术领域

本发明涉及聚亚胺高分子复合材料，具体涉及一种纳米片层石墨烯增强聚亚胺复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

聚亚胺(polyimine PI)作为一类新型的热固性高分子材料，主要由醛和胺利用亚胺键(C＝N)反应得到。聚亚胺材料在洛氏硬度、拉伸强度、抗冲击强度等机械性能与常见热塑性材料类似，但同时兼具可塑性、高延展性、可循环性和可自修复性等许多热固性材料没有的特性,所以聚亚胺材料作为一种新型的工程塑料势必能够应用在广泛的工程领域中，其可循环使用的特性也使得聚亚胺材料可以作为一类新型环保材料未来替代一些传统的工程材料。但聚亚胺相比于其他热固性材料机械强度不够高，也一定程度限制其应用范围。

石墨烯有着良好的晶体品质与独特的二维结构，具备优异的热学、电学、力学等性能，在复合材料、纳米电子器件、能源储存领域中有着广泛的应用。石墨烯是已知强度最高的材料之一，石墨烯/纳米石墨烯材料已用于多种高分子复合材料的制备，其提高高分子聚合物基底机械性能的效果明显。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种纳米片层石墨烯增强聚亚胺复合材料的制备方法及其应用，常见热固性高分子材料制备复合材料的方法较为复杂，条件比较苛刻，本发明通过简便的方法制备复合材料，并从硬度、拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等多方面提高聚亚胺基底的机械性能。

一种纳米片层石墨烯增强聚亚胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，称取对苯二甲醛加入乙醇溶剂中，利用磁力搅拌器在加热条件下匀速转动，使对苯二甲醛完全溶于乙醇溶剂中得对苯二甲醛/乙醇溶液，再用玻璃棒将二乙烯三胺和三乙烯四胺溶液充分混合，混合后慢慢滴加到对苯二甲醛/乙醇溶液中，转子匀速转动下逐渐析出黄色固体，当转子搅拌不动，反应结束；将反应得到的黄色固体放入无水乙醇中超声清洗，去除未反应成分，最后将黄色固体放入烘箱烘干，去除溶液，得聚亚胺基底固体A；

步骤2，聚亚胺基底固体A用小型粉碎机粉碎，用200目网筛过筛处理，得到黄色粉末状的聚亚胺基底粉末，再置于烘箱中烘5h；

步骤3，称取纳米片层石墨烯作为增强相，添加到步骤2得到的聚亚胺基底粉末，混合粉末经球磨机充分研磨混匀，得复合材料粉末，其中，纳米片层石墨烯的添加量为0.5-2.0wt％；

将复合材料粉末置于模具中，再对模具进行热压得到纳米片层石墨烯增强聚亚胺复合材料。

作为改进的是，步骤1中对苯二甲醛、二乙烯三胺、三乙烯四胺的摩尔比为3：0.9：1.4。

作为改进的是，步骤1中烘干温度为80℃，时长为5h。

作为改进的是，步骤2中聚亚胺基底粉末的烘干温度为50℃。

作为改进的是，步骤3中纳米片层石墨烯的厚度为4-20nm，直径为5-10μm。

作为改进的是，步骤3中纳米片层石墨烯的添加量为2％。

作为改进的是，步骤4中热压的机压60min，热压温度为80℃，压力为9MPa。

上述纳米片层石墨烯增强聚亚胺复合材料在制备工程塑料上的应用。

有益效果：