CN109851833A - 一种增强聚苯并咪唑膜表面亲水性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增强聚苯并咪唑膜表面亲水性的方法。该方法包括以下步骤：将PBI聚合物溶解在DMAc、DMSO或NMP里，充分溶解后将聚合物溶液倒在干净光滑的玻璃板上，用刮膜棒进行刮膜，然后将玻璃板放在加热板上加热，溶剂蒸发后，PBI膜即呈现在玻璃板上，揭下后即为PBI膜，再放入真空烘箱中烘去残余的溶剂。磷酸掺杂法改善PBI膜表面亲水性。将所制备的PBI膜浸入磷酸溶液中，磷酸浓度为2‑14.7mol/L，浸泡时间5‑36小时，浸泡温度为20‑90℃。此种方法有效地改善了PBI膜表面的亲水性。本发明制备的PBI膜亲水性良好，有利于其与纳米材料相结合，在聚合物基纳米复合材料领域有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种增强聚苯并咪唑膜表面亲水性的方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，多元材料复合化已经成为当今材料领域的发展趋势之一，而聚合物基纳米复合材料更是近年来的研究热点。聚合物基纳米复合材料是指各种纳米单元与聚合物复合而成的材料，其综合了聚合物材料和纳米材料的优异性能，使其在力、热、光、电等领域表面出比传统复合材料更为优异的性能。制备聚合物基纳米复合材料的关键就是保证聚合物与纳米材料的界面作用，聚合物和纳米材料的有机结合是发挥其良好性能的关键。
聚苯并咪唑(PBI)是聚合物主链含有咪唑环的聚合物的统称。由于其分子链的刚性结构，聚苯并咪唑具有优异的耐热性能、出色的力学性能和耐化学稳定性，是制备高性能的聚合物基纳米复合材料的最佳选择之一。聚苯并咪唑薄膜综合性能优秀，是高性能柔性导电材料基底的最佳选择之一。然而，聚苯并咪唑膜表面呈疏水性，难以与纳米材料等相结合，如何增强PBI表面的亲水性，使其与纳米导电材料有机结合成为制备PBI基底柔性导电材料需要解决的关键问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种增强聚苯并咪唑膜表面亲水性的简单易行的方法，具体如下：
S1.采用溶液浇铸法铺PBI膜，通过调节聚合物的固含量及刮膜棒厚度来控制膜的厚度，将制备好的PBI膜放入真空烘箱中100℃条件下烘24小时后备用；
S2.将PBI膜按需求切成小片在20-90℃下浸入到磷酸溶液中进行表面改性，取出后擦干表面。
所述的步骤S1中，调节聚合物的固含量时，所采用的溶剂为N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种。调节方法是：将PBI聚合物溶解在上述溶剂中，调节质量体积比范围为3-12％，即为所需聚合物的固含量。
步骤S1具体为：将PBI聚合物溶解在DMAc、DMSO或NMP里，充分溶解后将聚合物溶液倒在干净光滑的玻璃板上，用刮膜棒进行刮膜，然后将玻璃板放在加热板上加热，溶剂蒸发后，PBI膜即呈现在玻璃板上，揭下后即为PBI膜，再将PBI膜放入真空烘箱中烘去残余的溶剂备用。
所述PBI膜的厚度可通过调整聚合物在溶液中的固含量和刮膜棒的厚度来调整，优选的，刮膜棒厚度为0.3mm-1.0mm，所得膜烘干后的厚度为10-70微米。
所述步骤S2中，所述浸泡磷酸浓度为2-14.7mol/L，浸泡时间5-36小时。
本发明的显著优点：通过本发明提供的方法显著增强了聚苯并咪唑膜的表面亲水性，有利于其与纳米材料相结合，在聚合物基纳米复合材料领域有广泛的应用前景，其制备工艺简单、易控，便于工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例所述PBI膜磷酸掺杂前后水接触角测试图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但本发明不以任何形式受限于实施例内容。实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法；如无特殊说明，所述实验试剂和材料，均可从商业途径获得。
实施例1
将PBI聚合物溶解在DMAc里，固含量为7％(质量体积比)，充分溶解后将聚合物溶液倒在干净光滑的玻璃板上，用刮膜棒进行刮膜，然后将玻璃板放在加热板上加热，溶剂蒸发后，PBI膜即呈现在玻璃板上，揭下后即为PBI膜，再放入真空烘箱中烘24小时除去残余的溶剂。所得膜烘干后的厚度为56微米。将上述PBI膜浸泡在14.7mol/L(即85wt％)磷酸中，20℃下掺杂24小时，掺杂后用滤纸将表面磷酸擦干。
实施例2
将PBI聚合物溶解在NMP里，固含量为10％(质量体积比)，充分溶解后将聚合物溶液倒在干净光滑的玻璃板上，用刮膜棒进行刮膜，然后将玻璃板放在加热板上加热，溶剂蒸发后，PBI膜即呈现在玻璃板上，揭下后即为PBI膜，再放入真空烘箱中烘24小时除去残余的溶剂。所得膜烘干后的厚度为62微米。将上述PBI膜浸泡在14.7mol/L(即85wt％)磷酸中，90℃下掺杂8小时，掺杂后用滤纸将表面磷酸擦干。
实施例3
将PBI聚合物溶解在DMSO里，固含量为5％(质量体积比)，充分溶解后将聚合物溶液倒在干净光滑的玻璃板上，用刮膜棒进行刮膜，然后将玻璃板放在加热板上加热，溶剂蒸发后，PBI膜即呈现在玻璃板上，揭下后即为PBI膜，再放入真空烘箱中烘24小时除去残余的溶剂。所得膜烘干后的厚度为37微米。将上述PBI膜浸泡在14.7mol/L(即85wt％)磷酸中，25℃下掺杂20小时，掺杂后用滤纸将表面磷酸擦干。
本发明提供的方法有效地改善了PBI膜表面的亲水性，图1是本发明实施例所述PBI膜磷酸掺杂前后水接触角测试图，由图1可看出，磷酸掺杂前的PBI膜的接触角为84度，而掺杂后PBI膜的接触角减小到28度，这说明通过磷酸掺杂过程PBI膜表面的亲水性得到了明显的改善。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种增强聚苯并咪唑膜表面亲水性的方法，其特征在于，具体如下：
S1.采用溶液浇铸法铺PBI膜，通过调节聚合物的固含量及刮膜棒厚度来控制膜的厚度，将制备好的PBI膜放入真空烘箱中100℃条件下烘24小时后备用；
S2.将PBI膜按需求切成小片在20-90℃下浸入到磷酸溶液中进行表面改性，取出后擦干表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S1中，调节聚合物的固含量时，所采用的溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或N-甲基吡咯烷酮中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，聚合物的固含量为3-12％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刮膜棒厚度为0.3mm-1.0mm，所得膜烘干后的厚度为10-70微米。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述浸泡磷酸浓度为2-14.7mol/L，浸泡时间5-36小时。
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