CN111548626A - 一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料及其制法 - Google Patents

一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料及其制法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚酰亚胺材料技术领域，且公开了一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，包括以下配方原料及组分：改性碳纳米管、4,4′‑二氨基二苯醚、3,3′,4,4,′‑二苯酮四羧酸二酐。该一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，液相沉积法制备得到纳米银负载碳纳米管，碳纳米管的羟基与聚苯胺中的氨基和亚氨基形成氢键，使聚苯胺原位包覆碳纳米管，纳米银和碳纳米管具有很强的导电性能，增强了聚酰亚胺的导电性能，在聚苯胺的包覆作用下，增强了纳米银负载碳纳米管与聚酰亚胺的相容性和分散性，有效避免了碳纳米管由于分散不均形成堆积和聚集，同时聚苯胺也具有良好的导电性能，可以明显改善聚酰亚胺材料的导电性能。

Description

一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料及其制法
技术领域
本发明涉及聚酰亚胺材料技术领域，具体为一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料及其制法。
背景技术
导电材料在通讯材料、医疗仪器、电子电气和航天航空等电子设备领域，随着科技的快速发展，对导电材料具有更高的要求，传统的无机导电材料有机不能满足生活生产的需求，聚合物基导电复合材料制备工艺简单、耐腐蚀高、可塑性强等优点受到了广泛的关注，聚合物基导电复合材料通常是在聚合物基体中添加碳材料、金属材料等导电材料制备得到。
聚酰亚胺的主链上含有酰亚胺环，主要由二元酐和二元胺为单体合成，二酐和二胺单体这类繁多，可以获得不同性能的聚酰亚胺，可以在链端或链上引入反应基团形成活性低聚物，从而制备得到热固性聚酰亚胺，是一种综合性能优异的有机高分子材料，具有很强的耐低温和耐高温性能，耐高温达 400℃以上，绝缘性能强，聚酰亚胺作为一种作为结构和功能性的特种工程材料，产品主要有薄膜材料、涂料、纤维、工程塑料、胶粘剂等，广泛应用与在航天航空、液晶材料、电子电器、分离薄膜等领域。
但是目前的聚酰亚胺绝缘性良好，很难具有导电性能，通常加入无机导电剂如碳材料、金属材料提高材料的导电性能，然而无机碳材料、金属材料等在聚酰亚胺中的分散性和相容性很差，会严重影响聚酰亚胺基体的化学稳定性，以及耐磨性和韧性等机械性能。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料及其制法，解决了聚酰亚胺材料导电性能很差的问题，同时解决了碳纳米管在聚酰亚胺材料中分散性和相容性很差的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：8-20份改性碳纳米管、36-42份4,4′-二氨基二苯醚、44-50份3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐。
优选的，所述改性碳纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水、乙醇和乙二醇混合溶剂中，三者体积比为 1:5-8:2-4，加入羟基化碳纳米管，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理30-60min，超声频率为25-30KHz，向反应瓶中加入AgNO3，并置于油浴锅中，加热至40-60℃，匀速搅拌0.5-1h，再加入还原剂，升温至80-100℃，匀速搅拌反应1-2h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米银修饰的碳纳米管。
(2)向反应瓶中加入丙酮溶剂和纳米银修饰的碳纳米管，将溶液进行超声分散处理40-60min，使用自动进样器向反应瓶中滴加盐酸调节溶液pH至 2-3，再加入苯胺、引发剂过硫酸钾，并置于低温反应仪中，在0-5℃下匀速搅拌反应12-18h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥制备得到聚苯胺包覆的碳纳米管。
优选的，所述还原剂为葡萄糖，羟基化碳纳米管、AgNO3和还原剂葡萄糖的质量比为1:1.5-3:10-15。
优选的，所述纳米银修饰的碳纳米管、苯胺和过硫酸钾的质量比为 1:1.5-2.5:1.2-2。
优选的，所述自动进样器包括注射器、注射器外壁设置有刻度、注射器下端固定连有微型针孔、注射器内部活动连接有活塞、注射器左上端固定连接有气压管、气压管与压力阀活动连接、注射器右上端固定连接有输液管、输液管与输液阀活动连接，输液管右端与储液槽固定连接，注射器外部固定连接有导轨，导轨与滑块通过滑轮活动连接，滑块与支撑杆固定连接，支撑杆下端固定连接有底座，底座中部设置有载物台。
优选的，所述导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、8-20份改性碳纳米管、 36-42份4,4′-二氨基二苯醚和44-50份3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐，将反应瓶中置于恒温水浴锅中加热至40-60℃，匀速搅拌反应10-15h。
(2)将溶液倒入成膜模具中，进行真空干燥除去溶剂，然后置于烘箱中加热进行热酰亚胺化处理，升温速率为1-3℃/min，在100-120℃下保温处理40-60min，在210-230℃下保温处理1-1.5h，在340-380℃下保温处理1-1.5 h，将薄膜冷却至室温，制备得到导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，以比表面积巨大的羟基化碳纳米管为基体，以葡萄糖为还原剂，通过液相沉积法制备得到纳米银负载碳纳米管，有效抑制了纳米银的聚集和团聚，再通过原位聚合法得到聚苯胺原位包覆碳纳米管，碳纳米管的羟基与聚苯胺中的氨基和亚氨基形成氢键，使聚苯胺可以很好地包覆住碳纳米管，以有机-无机杂化材料为填料，4,4′-二氨基二苯醚为二胺单体、3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐而二酐单体，制备得到碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，纳米银和碳纳米管具有很强的导电性能，可以增强了聚酰亚胺的导电性能。
该一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，聚苯胺与聚酰亚胺分子交联形成复合薄膜材料，在聚苯胺的包覆作用下，大幅增强了纳米银负载碳纳米管与聚酰亚胺的相容性和分散性，有效避免了碳纳米管由于分散不均形成堆积和聚集，而影响聚酰亚胺材料的化学稳定性和机械性能，同时聚苯胺也具有良好的导电性能，可以明显改善聚酰亚胺材料的导电性能。
附图说明
图1是本注射器正面示意图；
图2是本注射器调节示意图。
1、注射器；2、刻度；3、微型针孔；4、活塞；5、气压管；6、压力阀； 7、输液管；8、输液阀；9、储液槽；10、导轨；11、滑块；12、滑轮；13、支撑杆；14、底座；15、载物台。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分： 8-20份改性碳纳米管、36-42份4,4′-二氨基二苯醚、44-50份3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐。
改性碳纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水、乙醇和乙二醇混合溶剂中，三者体积比为 1:5-8:2-4，加入羟基化碳纳米管，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理30-60min，超声频率为25-30KHz，向反应瓶中加入AgNO3，并置于油浴锅中，加热至40-60℃，匀速搅拌0.5-1h，再加入还原剂葡萄糖，其中羟基化碳纳米管、AgNO3和还原剂葡萄糖的质量比为1:1.5-3:10-15，升温至 80-100℃，匀速搅拌反应1-2h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米银修饰的碳纳米管。
(2)向反应瓶中加入丙酮溶剂和纳米银修饰的碳纳米管，将溶液进行超声分散处理40-60min，使用自动进样器向反应瓶中滴加盐酸调节溶液pH至 2-3，自动进样器包括注射器、注射器外壁设置有刻度、注射器下端固定连有微型针孔、注射器内部活动连接有活塞、注射器左上端固定连接有气压管、气压管与压力阀活动连接、注射器右上端固定连接有输液管、输液管与输液阀活动连接，输液管右端与储液槽固定连接，注射器外部固定连接有导轨，导轨与滑块通过滑轮活动连接，滑块与支撑杆固定连接，支撑杆下端固定连接有底座，底座中部设置有载物台，可以通过气压管、压力阀和活塞的相互作用控制滴液的流速，通过滑块、导轨和滑轮的相互作用，控制微型针孔与反应体系的距离，在协同作用下更精密、更稳定得调节溶液的pH，减小误差，再加入苯胺、引发剂过硫酸钾，其中纳米银修饰的碳纳米管、苯胺和过硫酸钾的质量比为1:1.5-2.5:1.2-2，并置于低温反应仪中，在0-5℃下匀速搅拌反应12-18h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥制备得到聚苯胺包覆的碳纳米管。
导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、8-20份改性碳纳米管、 36-42份4,4′-二氨基二苯醚和44-50份3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐，将反应瓶中置于恒温水浴锅中加热至40-60℃，匀速搅拌反应10-15h。
(2)将溶液倒入成膜模具中，进行真空干燥除去溶剂，然后置于烘箱中加热进行热酰亚胺化处理，升温速率为1-3℃/min，在100-120℃下保温处理40-60min，在210-230℃下保温处理1-1.5h，在340-380℃下保温处理1-1.5 h，将薄膜冷却至室温，制备得到导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料。
实施例1
(1)制备纳米银修饰的碳纳米管组分1：向反应瓶中加入蒸馏水、乙醇和乙二醇混合溶剂中，三者体积比为1:5:2，加入羟基化碳纳米管，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理30min，超声频率为25KHz，向反应瓶中加入AgNO3，并置于油浴锅中，加热至40℃，匀速搅拌0.5h，再加入还原剂葡萄糖，其中羟基化碳纳米管、AgNO3和还原剂葡萄糖的质量比为 1:1.5:10，升温至80℃，匀速搅拌反应1h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米银修饰的碳纳米管组分1。
(2)中部聚苯胺包覆的碳纳米管组分1：向反应瓶中加入丙酮溶剂和纳米银修饰的碳纳米管，将溶液进行超声分散处理40min，使用自动进样器向反应瓶中滴加盐酸调节溶液pH至2，自动进样器包括注射器、注射器外壁设置有刻度、注射器下端固定连有微型针孔、注射器内部活动连接有活塞、注射器左上端固定连接有气压管、气压管与压力阀活动连接、注射器右上端固定连接有输液管、输液管与输液阀活动连接，输液管右端与储液槽固定连接，注射器外部固定连接有导轨，导轨与滑块通过滑轮活动连接，滑块与支撑杆固定连接，支撑杆下端固定连接有底座，底座中部设置有载物台，再加入苯胺、引发剂过硫酸钾，其中纳米银修饰的碳纳米管组分1、苯胺和过硫酸钾的质量比为1:1.5:1.2，并置于低温反应仪中，在5℃下匀速搅拌反应12h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥制备得到聚苯胺包覆的碳纳米管组分1。
(3)制备导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料1：向反应瓶中加入N,N- 二甲基甲酰胺溶剂、20份改性碳纳米管组分1、36份4,4′-二氨基二苯醚和44 份3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐，将反应瓶中置于恒温水浴锅中加热至40℃，匀速搅拌反应10h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空干燥除去溶剂，然后置于烘箱中加热进行热酰亚胺化处理，升温速率为1℃/min，在100℃下保温处理40min，在210℃下保温处理1h，在340℃下保温处理1h，将薄膜冷却至室温，制备得到导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料1。
实施例2
(1)制备纳米银修饰的碳纳米管组分2：向反应瓶中加入蒸馏水、乙醇和乙二醇混合溶剂中，三者体积比为1:8:2，加入羟基化碳纳米管，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理60min，超声频率为25KHz，向反应瓶中加入AgNO3，并置于油浴锅中，加热至40℃，匀速搅拌0.5h，再加入还原剂葡萄糖，其中羟基化碳纳米管、AgNO3和还原剂葡萄糖的质量比为 1:3:10，升温至80℃，匀速搅拌反应2h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米银修饰的碳纳米管组分2。
(2)中部聚苯胺包覆的碳纳米管组分2：向反应瓶中加入丙酮溶剂和纳米银修饰的碳纳米管，将溶液进行超声分散处理60min，使用自动进样器向反应瓶中滴加盐酸调节溶液pH至2，自动进样器包括注射器、注射器外壁设置有刻度、注射器下端固定连有微型针孔、注射器内部活动连接有活塞、注射器左上端固定连接有气压管、气压管与压力阀活动连接、注射器右上端固定连接有输液管、输液管与输液阀活动连接，输液管右端与储液槽固定连接，注射器外部固定连接有导轨，导轨与滑块通过滑轮活动连接，滑块与支撑杆固定连接，支撑杆下端固定连接有底座，底座中部设置有载物台，再加入苯胺、引发剂过硫酸钾，其中纳米银修饰的碳纳米管组分2、苯胺和过硫酸钾的质量比为1:2.5:1.2，并置于低温反应仪中，在0℃下匀速搅拌反应12h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥制备得到聚苯胺包覆的碳纳米管组分2。
(3)制备导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料2：向反应瓶中加入N,N- 二甲基甲酰胺溶剂、17份改性碳纳米管组分2、37.5份4,4′-二氨基二苯醚和 45.5份3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐，将反应瓶中置于恒温水浴锅中加热至 60℃，匀速搅拌反应15h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空干燥除去溶剂，然后置于烘箱中加热进行热酰亚胺化处理，升温速率为3℃/min，在100℃下保温处理40min，在210℃下保温处理1h，在340℃下保温处理1.5h，将薄膜冷却至室温，制备得到导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料2。
实施例3
(1)制备纳米银修饰的碳纳米管组分3：向反应瓶中加入蒸馏水、乙醇和乙二醇混合溶剂中，三者体积比为1:6.5:3，加入羟基化碳纳米管，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理45min，超声频率为25KHz，向反应瓶中加入AgNO3，并置于油浴锅中，加热至50℃，匀速搅拌1h，再加入还原剂葡萄糖，其中羟基化碳纳米管、AgNO3和还原剂葡萄糖的质量比为 1:2.5:12，升温至90℃，匀速搅拌反应1.5h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米银修饰的碳纳米管组分3。
(2)中部聚苯胺包覆的碳纳米管组分3：向反应瓶中加入丙酮溶剂和纳米银修饰的碳纳米管，将溶液进行超声分散处理50min，使用自动进样器向反应瓶中滴加盐酸调节溶液pH至2，自动进样器包括注射器、注射器外壁设置有刻度、注射器下端固定连有微型针孔、注射器内部活动连接有活塞、注射器左上端固定连接有气压管、气压管与压力阀活动连接、注射器右上端固定连接有输液管、输液管与输液阀活动连接，输液管右端与储液槽固定连接，注射器外部固定连接有导轨，导轨与滑块通过滑轮活动连接，滑块与支撑杆固定连接，支撑杆下端固定连接有底座，底座中部设置有载物台，再加入苯胺、引发剂过硫酸钾，其中纳米银修饰的碳纳米管组分3、苯胺和过硫酸钾的质量比为1:2:1.6，并置于低温反应仪中，在25℃下匀速搅拌反应15h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥制备得到聚苯胺包覆的碳纳米管组分3。
(3)制备导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料3：向反应瓶中加入N,N- 二甲基甲酰胺溶剂、14份改性碳纳米管组分3、39份4,4′-二氨基二苯醚和47 份3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐，将反应瓶中置于恒温水浴锅中加热至50℃，匀速搅拌反应12h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空干燥除去溶剂，然后置于烘箱中加热进行热酰亚胺化处理，升温速率为2℃/min，在110℃下保温处理50min，在220℃下保温处理1.2h，在360℃下保温处理1.2h，将薄膜冷却至室温，制备得到导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料3。
实施例4
(1)制备纳米银修饰的碳纳米管组分4：向反应瓶中加入蒸馏水、乙醇和乙二醇混合溶剂中，三者体积比为1:8:4，加入羟基化碳纳米管，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理45min，超声频率为25KHz，向反应瓶中加入AgNO3，并置于油浴锅中，加热至40℃，匀速搅拌1h，再加入还原剂葡萄糖，其中羟基化碳纳米管、AgNO3和还原剂葡萄糖的质量比为 1:1.5:15，升温至100℃，匀速搅拌反应2h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米银修饰的碳纳米管组分4。
(2)中部聚苯胺包覆的碳纳米管组分4：向反应瓶中加入丙酮溶剂和纳米银修饰的碳纳米管，将溶液进行超声分散处理60min，使用自动进样器向反应瓶中滴加盐酸调节溶液pH至2，自动进样器包括注射器、注射器外壁设置有刻度、注射器下端固定连有微型针孔、注射器内部活动连接有活塞、注射器左上端固定连接有气压管、气压管与压力阀活动连接、注射器右上端固定连接有输液管、输液管与输液阀活动连接，输液管右端与储液槽固定连接，注射器外部固定连接有导轨，导轨与滑块通过滑轮活动连接，滑块与支撑杆固定连接，支撑杆下端固定连接有底座，底座中部设置有载物台，再加入苯胺、引发剂过硫酸钾，其中纳米银修饰的碳纳米管组分4、苯胺和过硫酸钾的质量比为1:1.5:1.2，并置于低温反应仪中，在5℃下匀速搅拌反应15h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥制备得到聚苯胺包覆的碳纳米管组分4。
(3)制备导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料4：向反应瓶中加入N,N- 二甲基甲酰胺溶剂、11份改性碳纳米管组分4、40.5份4,4′-二氨基二苯醚和 48.5份3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐，将反应瓶中置于恒温水浴锅中加热至60℃，匀速搅拌反应15h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空干燥除去溶剂，然后置于烘箱中加热进行热酰亚胺化处理，升温速率为3℃/min，在100℃下保温处理40min，在230℃下保温处理1.5h，在340℃下保温处理1h，将薄膜冷却至室温，制备得到导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料4。
实施例5
(1)制备纳米银修饰的碳纳米管组分5：向反应瓶中加入蒸馏水、乙醇和乙二醇混合溶剂中，三者体积比为1:8:4，加入羟基化碳纳米管，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理60min，超声频率为30KHz，向反应瓶中加入AgNO3，并置于油浴锅中，加热至60℃，匀速搅拌1h，再加入还原剂葡萄糖，其中羟基化碳纳米管、AgNO3和还原剂葡萄糖的质量比为1:3:15，升温至100℃，匀速搅拌反应2h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米银修饰的碳纳米管组分5。
(2)中部聚苯胺包覆的碳纳米管组分5：向反应瓶中加入丙酮溶剂和纳米银修饰的碳纳米管，将溶液进行超声分散处理60min，使用自动进样器向反应瓶中滴加盐酸调节溶液pH至2，自动进样器包括注射器、注射器外壁设置有刻度、注射器下端固定连有微型针孔、注射器内部活动连接有活塞、注射器左上端固定连接有气压管、气压管与压力阀活动连接、注射器右上端固定连接有输液管、输液管与输液阀活动连接，输液管右端与储液槽固定连接，注射器外部固定连接有导轨，导轨与滑块通过滑轮活动连接，滑块与支撑杆固定连接，支撑杆下端固定连接有底座，底座中部设置有载物台，再加入苯胺、引发剂过硫酸钾，其中纳米银修饰的碳纳米管组分5、苯胺和过硫酸钾的质量比为1:2.5:2，并置于低温反应仪中，在0℃下匀速搅拌反应18h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥制备得到聚苯胺包覆的碳纳米管组分5。
(3)制备导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料5：向反应瓶中加入N,N- 二甲基甲酰胺溶剂、8份改性碳纳米管组分5、42份4,4′-二氨基二苯醚和50 份3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐，将反应瓶中置于恒温水浴锅中加热至60℃，匀速搅拌反应15h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空干燥除去溶剂，然后置于烘箱中加热进行热酰亚胺化处理，升温速率为3℃/min，在120℃下保温处理60min，在230℃下保温处理1.5h，在380℃下保温处理1.5h，将薄膜冷却至室温，制备得到导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料5。
使用BEC-200D在线电导率仪，测试实施例1-5中导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料的电导率，测试标准为GB/T 36976-2018。
Figure BDA0002530913440000111
综上所述，该一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，以比表面积巨大的羟基化碳纳米管为基体，以葡萄糖为还原剂，通过液相沉积法制备得到纳米银负载碳纳米管，有效抑制了纳米银的聚集和团聚，再通过原位聚合法得到聚苯胺原位包覆碳纳米管，碳纳米管的羟基与聚苯胺中的氨基和亚氨基形成氢键，使聚苯胺可以很好地包覆住碳纳米管，以有机-无机杂化材料为填料，4,4′-二氨基二苯醚为二胺单体、3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐而二酐单体，制备得到碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，纳米银和碳纳米管具有很强的导电性能，可以增强了聚酰亚胺的导电性能。
聚苯胺与聚酰亚胺分子交联形成复合薄膜材料，在聚苯胺的包覆作用下，大幅增强了纳米银负载碳纳米管与聚酰亚胺的相容性和分散性，有效避免了碳纳米管由于分散不均形成堆积和聚集，而影响聚酰亚胺材料的化学稳定性和机械性能，同时聚苯胺也具有良好的导电性能，可以明显改善聚酰亚胺材料的导电性能。

Claims (6)

1.一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：8-20份改性碳纳米管、36-42份4,4′-二氨基二苯醚、44-50份3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐。
2.根据权利要求1所述的一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，其特征在于：所述改性碳纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向体积比为1:5-8:2-4的蒸馏水、乙醇和乙二醇混合溶剂中，加入羟基化碳纳米管，将溶液进行超声分散处理30-60min，超声频率为25-30KHz，再加入AgNO3，加热至40-60℃，匀速搅拌0.5-1h，加入还原剂，升温至80-100℃，反应1-2h，将溶液除去溶剂，洗涤固体产物并干燥，制备得到纳米银修饰的碳纳米管；
(2)向丙酮溶剂中加入纳米银修饰的碳纳米管，将溶液进行超声分散处理40-60min，使用自动进样器滴加盐酸调节溶液pH至2-3，加入苯胺、引发剂过硫酸钾，在0-5℃下反应12-18h，将溶液除去溶剂，洗涤固体产物并干燥制备得到聚苯胺包覆的碳纳米管。
3.根据权利要求2所述的一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，其特征在于：所述还原剂为葡萄糖，羟基化碳纳米管、AgNO3和还原剂葡萄糖的质量比为1:1.5-3:10-15。
4.根据权利要求2所述的一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，其特征在于：所述纳米银修饰的碳纳米管、苯胺和过硫酸钾的质量比为1:1.5-2.5:1.2-2。
5.根据权利要求2所述的一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，其特征在于：所述自动进样器包括注射器、所述注射器外壁设置有刻度、所述注射器下端固定连有微型针孔、所述注射器内部活动连接有活塞、所述注射器左上端固定连接有气压管、所述气压管与压力阀活动连接、所述注射器右上端固定连接有输液管、所述输液管与输液阀活动连接，所述输液管右端与储液槽固定连接，所述注射器外部固定连接有导轨，所述导轨与滑块通过滑轮活动连接，所述滑块与支撑杆固定连接，所述支撑杆下端固定连接有底座，所述底座中部设置有载物台。
6.根据权利要求1所述的一种导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料，其特征在于：所述导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料制备方法包括以下步骤：
(1)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入8-20份改性碳纳米管、36-42份4,4′-二氨基二苯醚和44-50份3,3′,4,4,′-二苯酮四羧酸二酐，加热至40-60℃，反应10-15h；
(2)将溶液倒入成膜模具中，干燥除去溶剂，置于烘箱中加热进行热酰亚胺化处理，升温速率为1-3℃/min，在100-120℃下保温处理40-60min，在210-230℃下保温处理1-1.5h，在340-380℃下保温处理1-1.5h，将薄膜冷却至室温，制备得到导电性碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜材料。
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