CN114133735A - 一种石墨烯-pi薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及薄膜领域，具体公开了一种石墨烯‑PI薄膜及其制备方法；该石墨烯‑PI薄膜，由包含以下重量份的原料制成：4,4'‑氧双邻苯二甲酸酐16‑20份、4,4’‑二氨基二苯醚8‑12份、改性剂100‑123份、填充剂1‑2份、粘结剂0.1‑0.3份；改性剂为石墨烯与N‑甲基‑2‑吡咯烷酮的混合溶液；通过石墨烯与N‑甲基‑2‑吡咯烷酮混合，提高石墨烯的分散性，使石墨烯均匀分散于石墨烯‑PI薄膜的其他原料中，使得石墨烯‑PI薄膜经碳化和石墨化后制得的石墨片导热性能好，当石墨片应用于电子领域时，能够将电池等产品的热量散走，即提高了其应用时的散热性能。

Description

一种石墨烯-PI薄膜及其制备方法
技术领域
本申请涉及薄膜领域领域，更具体地说，它涉及一种石墨烯-PI薄膜及其制备方法。
背景技术
石墨片是一种全新的导热散热材料，具有散热效率高、占用空间小以及重量轻的优点，一般石墨片是由石墨烯复合薄膜经过碳化和石墨化后制得的。而目前的石墨片主要用于小型的产品，如笔记本电脑、大功率LED照明、平板显示器、数码摄像机以及移动电话等，应用范围较窄。其原因是因为石墨片的导热不佳，不能提供很好的散热性能。因此从石墨片的本质进行改性。
PI薄膜是一种聚酰亚胺薄膜，具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、耐辐射性、耐介质性等等，而石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，具有优异的导热性能、光学、电学、力学特性，因此在材料学、微纳加工、能源、生物医学、药物传递等领域广泛应用。
一般石墨烯复合聚酰亚胺薄膜后，需要经碳化和石墨化后，从而制得的石墨片，但目前，对于石墨烯复合聚酰亚胺薄膜方面有大量的研究报道，但经碳化和石墨化制得的石墨片仍存在导热不佳、工艺复杂以及污染环境等问题。
发明内容
为了提高石墨烯-PI薄膜经碳化和石墨化后制得的石墨片的导热性，本申请提供一种石墨烯-PI薄膜及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种石墨烯-PI薄膜及其制备方法采用如下的技术方案：
一种石墨烯-PI薄膜，由包含以下重量份的原料制成：
4,4'-氧双邻苯二甲酸酐：16-20份
4,4’-二氨基二苯醚：16-20份
改性剂：100-123份
填充剂：1-2份
粘结剂：0.1-0.3份；
所述改性剂为石墨烯与N-甲基-2-吡咯烷酮的混合溶液。
上述技术方案所采用的原料和原料的重量份，均为本申请较佳原料组成和重量份范围，通过4,4'-氧双邻苯二甲酸酐和4,4’-二氨基二苯醚反应生成得到聚酰亚胺，通过加入填充剂，使石墨烯-PI薄膜具有较好的耐高温性以及强度，而粘结剂具有粘附性，提高填充剂与其他原料的粘接性，通过改性剂对进行对聚酰亚胺优化改性，该改性剂由石墨烯和N-甲基-2-吡咯烷酮混合制成，N-甲基-2-吡咯烷酮作为助溶剂和分散剂，使石墨烯均匀分散于4,4'-氧双邻苯二甲酸酐和4,4’-二氨基二苯醚中，得到石墨烯分散均匀的石墨烯-PI薄膜，进而使石墨烯-PI薄膜经过碳化和石墨化后得到的石墨片具有较好的导热性。
优选的，所述石墨烯与N-甲基-2-吡咯烷酮以重量份比为1.7-2.1:100。
通过该重量份比的范围，能够使石墨烯均匀分散于N-甲基-2-吡咯烷酮中，提高石墨烯在石墨烯-PI薄膜的分散性，得到石墨烯分散均匀的石墨烯-PI薄膜，进而提高石墨片的导热性。
优选的，所述石墨烯的制备，包括如下步骤：
步骤1：按照重量份计，称取1-3份氧化石墨烯、100-120份分数为7-12％氢氧化钠溶液，混合均匀，振动30-60min，得到混合物A，备用；
步骤2：按照重量份计，称取3-5份氢氧化钾，加入至步骤1得到的混合物A中，搅拌溶解，振动30-40min，得到混合物B，备用；
步骤3：按照重量份计，称取0.5-1份亚硫酸钠和3-5份氨水，混合均匀，加入至步骤2得到的混合物B中，加热至70-85℃，反应1-3h，冷却至常温，3-5次过滤冲洗，烘干，研磨，过筛20-50目，得到石墨烯。
通过上述技术方案，分步加入，提高碱性，再通过振荡的作用，使氧化石墨烯分散更加均匀，通过加入亚硫酸钠和氨水作为还原剂，使氧化石墨烯还原成石墨烯，通过该制备步骤制得的石墨烯含有羧基、羟基以及环氧基，容易与有机物结合反应，其导热性能优于氧化石墨烯，因此，通过加入石墨烯，使得复合石墨烯-PI薄膜经过碳化后得到的石墨片获得较好的导热性，当石墨片应用于电子产品时，能够提高电子产品的导热效果。
优选的，所述氧化石墨烯的制备，包括如下步骤：
步骤A：按照重量份计，称取5-7份石墨、0.1-2份六偏磷酸钠和200-250份质量分数为90-95％的浓硫酸，搅拌30-60min，得到混合物Ⅰ，备用；
步骤B：按照重量份计，称取3-5份过硫酸钠，加入至步骤A得到的混合物Ⅰ中，搅拌溶解，加热至45-55℃，搅拌反应50-80min，得到混合物Ⅱ，备用；
步骤C：按照重量份计，称取1-3份硝酸钠，加入至步骤B得到的混合物Ⅱ中，搅拌溶解，加热至65-75℃，搅拌反应30-50min，得到混合物Ⅲ，备用；
步骤D：按照重量份计，称取300-350份质量分数为2-5％的双氧水，加入至步骤C得到的混合物Ⅲ中，搅拌反应20-30min，冷却至常温，过滤，去离子水冲洗，将得到的固体潜泡于质量分数10-15％碳酸钠溶液3-5min，过滤、去离子水冲洗，过滤，烘干，研磨，过筛20-50目，得到氧化石墨烯。
通过上述技术方案，六偏磷酸钠作为分散剂，提高石墨在硫酸中的分散作用，浓硫酸的硫酸根离子和硫酸氢根离子对石墨表层进行初步氧化，通过加入过硫酸钠，使氧化性增强，通过升温，可使高石墨的碳原子运动剧烈，使得硫酸根离子和硫酸氢根离子进入石墨内部离子层，使得石墨层间间距增大，再通过双氧水，使石墨深度氧化，而加入的碳酸钠溶液起到中和作用，通过去离子水的清洗，得到氧化石墨烯，该过程制得的氧化石墨烯纯度更高，且含有大量的亲水集团，如羟基、羧基、环氧基等，通过该氧化石墨烯还原得到的石墨烯，具有较好的导热性，且易与有机物结合，使得石墨烯容易分散于石墨烯-PI薄膜的原料中，进而使石墨片具有较好的导热性。
优选的，所述填充剂为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅以及炭纤维。
通过上述技术方案，纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及炭纤维具有协同作用，能够提高石墨烯-PI薄膜的强度。纳米二氧化钛还具有较好的白度、光泽好、质量轻、耐光、耐热等性能，能够提高石墨烯-PI薄膜的稳定性。纳米二氧化硅还具有对抗紫外线的光学性能，能提石墨烯-PI薄膜抗老化性和耐化学性能，炭纤维具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，使石墨烯-PI薄膜制得的石墨片具有较好的导热性和耐高温性。
优选的，所述纳米二氧化钛、纳米二氧化硅以及炭纤维以重量份比1:0.5-1:0.1-0.5。
通过上述技术方案，该重量份比为本申请较佳重量份比，能够使具有较好的耐高温性和强度，石墨烯-PI薄膜制得的石墨片的导热性、耐高温性以及强度。
优选的，所述纳米二氧化钛和纳米二氧硅的粒径均为10-20nm，该范围的粒径为本申请较佳的粒径范围，使纳米二氧化钛和纳米二氧硅于石墨烯-PI薄膜原料中更容易分散，使石墨烯-PI薄膜制得的石墨片获得较好的导热性、耐高温性以及强度。
优选的，所述粘结剂为乙烯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、羧甲基纤维素钠中的一种或多种的组合；都具有粘结作用，使填充料与石墨烯-PI薄膜其他原料紧密粘结，进而提高石墨烯-PI薄膜的耐高温性以及强度。
优选的，所述乙烯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、羧甲基纤维素钠的重量份比为1:1-2:2-3，该范围的重量份比为本申请较佳的重量份范围比。
第二方面，本申请提供一种石墨烯-PI薄膜的制备方法，采用如下的技术方案：
一种石墨烯-PI薄膜的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照重量份比为1.7-2.1：100称取石墨烯和N-甲基-2-吡咯烷酮，混合均匀，振动15-25min，得到混合料A，备用；
S2：按照重量份计，称取16-20份4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，加入至S1中得到的混合料A中，振动5-10min，得到混合料B，备用；
S3：按照重量份计，称取16-20份4,4’-二氨基二苯醚，加入至S2得到的混合料B中，振动5-10min，放入密闭容器，通入氮气，升温至45-60℃，搅拌反应3-5h，制得混合料C，备用；
S4：按照重量份计，称取1-2份填充剂和0.1-0.3份粘结剂，混合均匀，一并加入至S3制得的混合料C中，搅拌20-30min，制膜，升温至75-85℃，反应7-12h，冷却至室温，得到石墨烯-PI薄膜。
通过振动作用，使石墨烯均匀分散于N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，再通过振动的方法，使4,4'-氧双邻苯二甲酸酐和4,4’-二氨基二苯醚均匀分散于N-甲基-2-吡咯烷酮中，4,4'-氧双邻苯二甲酸酐和4,4’-二氨基二苯醚相聚合生成聚酰亚胺，同时石墨烯在振动作用下均匀分布于聚合得到的聚酰亚胺中，再通过粘结剂和填充剂的加入，提高填充剂在聚酰亚胺中的粘结紧密性，使石墨烯-PI薄膜制得的石墨片获得较好的导热性、耐高温性以及强度。具体地，制膜过程是步骤S4中所有原料混合后，得到混合浆料，再将此混合浆料置于于蒸发皿中，通过气-液界面自组装得到薄膜石墨烯-PI薄膜。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过采用N-甲基-2-吡咯烷酮作为助溶剂和分散剂，使石墨烯均匀分散，并使得4,4'-氧双邻苯二甲酸酐和4,4’-二氨基二苯醚均匀分散，使4,4'-氧双邻苯二甲酸酐和4,4’-二氨基二苯醚聚合生成聚亚酰胺的同时，石墨烯均匀分散于聚合生成的聚亚酰胺，进而石墨烯-PI薄膜经碳化和石墨化后制得的石墨片具有较好的导热性。
2、采用的纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及炭纤维协同作用，能够提高石墨烯-PI薄膜的强度和耐高温性，进而使石墨烯-PI薄膜制得的石墨片具有较好的导热性、强度以及耐高温性。
3、本申请石墨烯-PI薄膜的制备方法，通过多步振动的作用，使石墨烯均匀分散于N-甲基-2-吡咯烷酮溶液、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、4,4’-二氨基二苯醚中，通过聚合反应后，使进而使石墨烯均匀分布于聚酰亚胺中，再通过加入粘结剂和填充剂，使得到石墨烯-PI薄膜获得较好的耐高温性和强度，从而使石墨烯-PI薄膜制备的石墨片获得较好的导热性、耐高温性以及强度。
具体实施方式
制备例
氧化石墨烯的制备例
制备例1
一种氧化石墨烯的制备，包括如下步骤：
步骤A：称取7Kg石墨、2Kg六偏磷酸钠和250Kg质量分数为95％的浓硫酸，搅拌60min，使六偏磷酸钠溶解，石墨均匀分散于浓硫酸中，得到混合物Ⅰ，备用；
步骤B：称取5Kg过硫酸钠，加入至步骤A得到的混合物Ⅰ中，搅拌溶解至过硫酸钠溶解，放入加热磁力搅拌器中，加热至55℃，搅拌反应80min，得到混合物Ⅱ，备用；
步骤C：称取3Kg硝酸钠，加入至步骤B得到的混合物Ⅱ中，搅拌至硝酸钠溶解，加热至75℃，搅拌反应50min，得到混合物Ⅲ，备用；
步骤D：称取350Kg质量分数为5％的双氧水，加入至步骤C得到的混合物Ⅲ中，反应30min，冷却至常温，过滤，过滤时用去离子水进行冲洗，将得到的固体潜泡于质量分数15％碳酸钠溶液5min，过滤、再用去离子水冲洗，再过滤，放入50℃的烘箱中进行烘干，研磨，过50目筛，得到氧化石墨烯。
制备例2
一种氧化石墨烯的制备，包括如下步骤：
步骤A：称取6Kg石墨、1Kg六偏磷酸钠和230Kg质量分数为93％的浓硫酸，搅拌50min，使六偏磷酸钠溶解，石墨均匀分散于浓硫酸中，得到混合物Ⅰ，备用；
步骤B：称取4Kg过硫酸钠，加入至步骤A得到的混合物Ⅰ中，搅拌溶解至过硫酸钠溶解，放入加热磁力搅拌器中，加热至50℃，搅拌反应70min，得到混合物Ⅱ，备用；
步骤C：称取2Kg硝酸钠，加入至步骤B得到的混合物Ⅱ中，搅拌至硝酸钠溶解，加热至70℃，搅拌反应40min，得到混合物Ⅲ，备用；
步骤D：称取320Kg质量分数为4％的双氧水，加入至步骤C得到的混合物Ⅲ中，反应25min，冷却至常温，过滤，过滤时用去离子水进行冲洗，将得到的固体潜泡于质量分数12％碳酸钠溶液4min，过滤、再用去离子水冲洗，再过滤，放入50℃的烘箱中进行烘干，研磨，过40目筛，得到氧化石墨烯。
制备例3
一种氧化石墨烯的制备，包括如下步骤：
步骤A：称取5Kg石墨、0.1Kg六偏磷酸钠和200Kg质量分数为90％的浓硫酸，搅拌30min，使六偏磷酸钠溶解，石墨均匀分散于浓硫酸中，得到混合物Ⅰ，备用；
步骤B：称取3Kg过硫酸钠，加入至步骤A得到的混合物Ⅰ中，搅拌溶解至过硫酸钠溶解，放入加热磁力搅拌器中，加热至45℃，搅拌反应50min，得到混合物Ⅱ，备用；
步骤C：称取1Kg硝酸钠，加入至步骤B得到的混合物Ⅱ中，搅拌至硝酸钠溶解，加热至65℃，搅拌反应30min，得到混合物Ⅲ，备用；
步骤D：称取300Kg质量分数为2％的双氧水，加入至步骤C得到的混合物Ⅲ中，反应20min，冷却至常温，过滤，过滤时用去离子水进行冲洗，将得到的固体潜泡于质量分数10％碳酸钠溶液3min，过滤、再用去离子水冲洗，再过滤，放入50℃的烘箱中进行烘干，研磨，过20目筛，得到氧化石墨烯。
石墨烯的制备例
制备例4
一种石墨烯的制备，包括如下步骤：
步骤1：称取制备例1中得到的3Kg氧化石墨烯、120Kg质量分数为12％的氢氧化钠溶液，混合均匀,放入超声波中，振动60min，使氧化石墨烯完全分散于氢氧化钠中，得到混合物A，备用；
步骤2：称取5Kg氢氧化钾，加入至步骤1得到的混合物A中，搅拌使氢氧化钾完全溶解，放入超声波中，振动40min，再放入离心机中，剥离氧化石墨烯2min，得到混合物B，备用；
步骤3：称取1Kg亚硫酸钠和5Kg氨水，混合均匀，加入至步骤2得到的混合物B中，放入加热磁力搅拌器中，加热至85℃，反应3h，冷却至常温，进行5次过滤冲洗，放入50℃烘箱中进行烘干，研磨，过50目筛，得到石墨烯。
制备例5
一种石墨烯的制备，包括如下步骤：
步骤1：称取制备例2中得到的2Kg氧化石墨烯、110Kg质量分数为10％的氢氧化钠溶液，混合均匀,放入超声波中，振动40min，使氧化石墨烯完全分散于氢氧化钠中，得到混合物A，备用；
步骤2：称取4Kg氢氧化钾，加入至步骤1得到的混合物A中，搅拌使氢氧化钾完全溶解，放入超声波中，振动35min，再放入离心机中，剥离氧化石墨烯2min，得到混合物B，备用；
步骤3：称取0.7Kg亚硫酸钠和4Kg氨水，混合均匀，加入至步骤2得到的混合物B中，放入加热磁力搅拌器中，加热至80℃，反应2h，冷却至常温，进行4次过滤冲洗，放入50℃烘箱中进行烘干，研磨，过40目筛，得到石墨烯。
制备例6
一种石墨烯的制备，包括如下步骤：
步骤1：称取制备例3中得到的1Kg氧化石墨烯、100Kg质量分数为7％的氢氧化钠溶液，混合均匀,放入超声波中，振动30min，使氧化石墨烯完全分散于氢氧化钠中，得到混合物A，备用；
步骤2：称取3Kg氢氧化钾，加入至步骤1得到的混合物A中，搅拌使氢氧化钾完全溶解，放入超声波中，振动30min，再放入离心机中，剥离氧化石墨烯1min，得到混合物B，备用；
步骤3：称取0.5Kg亚硫酸钠和3Kg氨水，混合均匀，加入至步骤2得到的混合物B中，放入加热磁力搅拌器中，加热至70℃，反应1h，冷却至常温，进行3次过滤冲洗，放入50℃烘箱中进行烘干，研磨，过20目筛，得到石墨烯。
制备例7
一种石墨烯的制备，包括如下步骤：
步骤1：称取市售的2Kg氧化石墨烯、110Kg质量分数为10％的氢氧化钠溶液，混合均匀,放入超声波中，振动40min，使氧化石墨烯完全分散于氢氧化钠中，得到混合物A，备用；
步骤2：称取4Kg氢氧化钾，加入至步骤1得到的混合物A中，搅拌使氢氧化钾完全溶解，放入超声波中，振动35min，再放入离心机中，剥离氧化石墨烯2min，得到混合物B，备用；
步骤3：称取0.7Kg亚硫酸钠和4Kg氨水，混合均匀，加入至步骤2得到的混合物B中，放入加热磁力搅拌器中，加热至80℃，反应2h，冷却至常温，进行4次过滤冲洗，放入50℃烘箱中进行烘干，研磨，过40目筛，得到石墨烯。
实施例
实施例1
一种石墨烯-PI薄膜的制备方法，包括如下步骤：
S1：称取1.9Kg石墨烯和100KgN-甲基-2-吡咯烷酮，混合均匀，放入超声波中，振动25min，得到混合料A，备用；
S2：称取20Kg4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，加入至S1中得到的混合料A中，放入超声部中，振10min，得到混合料B，备用；
S3：称取18Kg4,4’-二氨基二苯醚，加入至S2得到的混合料B中，放入超声波进行振动10min，放入带有加热磁力搅拌器的三颈烧瓶中，一个三颈烧瓶的开口通入氮气保护，其余的开口通过活塞密封，升温至50℃，搅拌反应4h，制得混合料C，备用；
S4：称取0.2Kg乙烯基三乙氧基硅烷、0.2Kg3-氨基丙基三乙氧基硅烷、0.4Kg羧甲基纤维素钠、1Kg纳米二氧化钛、0.5Kg纳米二氧化硅以及0.1Kg炭纤维，混合均匀，一并加入至S3制得的混合料C中，搅拌30min，放入蒸发皿中，进行制膜，将升温至75-85℃，7-12h，冷却至室温，得到石墨烯-PI薄膜。
实施例2-8
实施例2-8与上述实施例1的区别在于物料的种类及用量的差异，具体参见下表1。
表1实施例1-8中各原料的含量
Figure BDA0003397736750000081
对比例
对比例1
对比例1与实施例4的不同之处在于的石墨烯等均量替换氧化石墨烯。
对比例2
对比例2与实施例5的不同之处在于的石墨烯等均量替换氮化铝。
对比例3
对比例3与实施例3的不同之处在于的石墨烯等均量替换N-甲基-2-吡咯烷酮。
应用例
应用例1-8和对比应用例1-3
一种石墨烯-PI薄膜的应用，将实施例1-8和对比例1-3，得到石墨烯-PI薄膜进行碳化和石墨化；先将石墨烯-PI薄膜放入真空热压烧结炉中，升温至1500℃，碳化15h，取出冷却至室温，放入3000℃的石墨碳化炉中，石墨化16h，取出冷却至室温，得到表面粗糙的石墨膜，再对石墨膜进行压延，得到平整的制品石墨膜，再经裁切，得到高导热石墨烯/PI石墨片。
改性方案前，市面上的石墨片厚度为10-25μm，经碳化和石墨化后制得的石墨片仅能应用于手机电池外壳、平板、电脑等散热，经过本申请得到的高导热石墨烯/PI石墨片的厚度可达30-400μm，且具有一定的强度，韧性低，结构稳定性好，且厚度的增加，能提高石墨片的纵向导热量，进而提高石墨片的导热性，因此，除了可应用于手机电池外壳、平板、电脑外，还可以应用于光伏电池、新能源汽车等领域，具有应用范围广、导热性能好等优点。
性能检测试验根据应用例1-8和应用对比例1-3得到的高导热石墨烯/PI制品薄膜，进行测试，其试验数据见表2。
性能检测方法
1、导热系数
根据国家标准GB/T2588-2008测试，使用NETZSCH HY 009导热测试仪，在25℃下进行测试导热系数。
2、比热容
根据国家标准ASTME 1269-11测试；
3、热通量
根据国家标准GB/T2588-2008测试；
表2应用例1-8和应用对比例1-3的试验数据表
Figure BDA0003397736750000101
结合应用例4和应用对比例1并结合表2可以看出，应用对比例1的导热系数、热通量以及比热容均比应用例4的差，说明实施例4采用的石墨烯比对比例1采用的氧化石墨烯的导热性能好，进而使通过石墨烯复合得到的石墨烯-PI薄膜经碳化和石墨化制得的石墨片具有较好的导热性。
结合应用例5和应用对比例2并结合表2可以看出，应用对比例2的导热系数、热通量以及比热容均比应用例5的差，说明实施例5采用的石墨烯比对比例2采用的氮化铝的导热性能好，使制得的石墨烯-PI薄膜经碳化和石墨化制得的石墨片具有较好的导热性。
结合应用例3和应用对比例3并结合表2可以看出，应用对比例3的导热系数、热通量以及比热容均比应用例3的差，对比例3中不加入石墨烯，得到的薄膜经碳化和石墨化得到的石墨片的导热性差。
结合应用例1和应用例4并结合表2可以看出，应用例1的导热系数、热通量以及比热容均比应用例4的差，说明实施例4采用本申请制备方法得到的石墨烯，比实施例1采用市售的石墨烯的导热性能好，进而通过本申请制备方法得到的石墨烯复合得到的石墨烯-PI薄膜，经碳化和石墨化制得的石墨片具有较好的导热性。
结合应用例2和应用例5并结合表2可以看出，应用例2的导热系数、热通量以及比热容均比应用例5的差，说明实施例5采用本申请制备方法得到的氧化石墨含量较高，进而获得更高纯度的石墨烯，进而通过本申请制备方法得到的石墨烯复合得到的石墨烯-PI薄膜，经碳化和石墨化制得的石墨片具有较好的导热性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种石墨烯-PI薄膜，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：
4,4'-氧双邻苯二甲酸酐：16-20份
4,4’-二氨基二苯醚：16-20份
改性剂：100-123份
填充剂：1-2份
粘结剂：0.1-0.3份；
所述改性剂为石墨烯与N-甲基-2-吡咯烷酮的混合溶液。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯-PI薄膜，其特征在于：所述石墨烯与N-甲基-2-吡咯烷酮以重量份比为1.7-2.1:100。
3.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯-PI薄膜，其特征在于：所述石墨烯的制备，包括如下步骤：
步骤1：按照重量份计，称取1-3份氧化石墨烯、100-120份质量分数为7-12%的氢氧化钠溶液，混合均匀，振动30-60min，得到混合物A，备用；
步骤2：按照重量份计，称取3-5份氢氧化钾，加入至步骤1得到的混合物A中，搅拌溶解，振动30-40min，得到混合物B，备用；
步骤3：按照重量份计，称取0.5-1份亚硫酸钠和3-5份氨水，混合均匀，加入至步骤2得到的混合物B中，加热至70-85℃，反应1-3h，冷却至常温，3-5次过滤冲洗，烘干，研磨，过筛20-50目，得到石墨烯。
4.根据权利要求3所述的一种石墨烯-PI薄膜，其特征在于：所述氧化石墨烯的制备，包括如下步骤：
步骤A：按照重量份计，称取5-7份石墨、0.1-2份六偏磷酸钠和200-250份质量分数为90-95%的浓硫酸，搅拌30-60min，得到混合物Ⅰ，备用；
步骤B：按照重量份计，称取3-5份过硫酸钠，加入至步骤A得到的混合物Ⅰ中，搅拌溶解，加热至45-55℃，搅拌反应50-80min，得到混合物Ⅱ，备用；
步骤C：按照重量份计，称取1-3份硝酸钠，加入至步骤B得到的混合物Ⅱ中，搅拌溶解，加热至65-75℃，搅拌反应30-50min，得到混合物Ⅲ，备用；
步骤D：按照重量份计，称取300-350份质量分数为2-5%的双氧水，加入至步骤C得到的混合物Ⅲ中，搅拌反应20-30min，冷却至常温，过滤，去离子水冲洗，将得到的固体潜泡于质量分数10-15%碳酸钠溶液3-5min，过滤、去离子水冲洗，过滤，烘干，研磨，过筛20-50目，得到氧化石墨烯。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯-PI薄膜，其特征在于：所述填充剂为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅以及炭纤维。
6.根据权利要求5所述的一种石墨烯-PI薄膜，其特征在于：所述纳米二氧化钛、纳米二氧化硅以及炭纤维以重量份比1:0.5-1:0.1-0.5。
7.根据权利要求5或6所述的一种石墨烯-PI薄膜，其特征在于：所述纳米二氧化钛和纳米二氧硅的粒径均为10-20nm。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯-PI薄膜，其特征在于：所述粘结剂为乙烯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、羧甲基纤维素钠中的一种或多种的组合。
9.根据权利要求8所述的一种石墨烯-PI薄膜，其特征在于：所述乙烯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、羧甲基纤维素钠的重量份之比为1:1-2:2-3。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的一种石墨烯-PI薄膜的制备方法，其特征在于,包括如下步骤：
S1：按照重量份比为1.7-2.1：100称取石墨烯和N-甲基-2-吡咯烷酮，混合均匀，振动15-25min，得到混合料A，备用；
S2：按照重量份计，称取16-20份4,4'-氧双邻苯二甲酸酐，加入至S1中得到的混合料A中，振动5-10min，得到混合料B，备用；
S3：按照重量份计，称取16-20份4,4’-二氨基二苯醚，加入至S2得到的混合料B中，振动5-10min，放入密闭容器，通入氮气，升温至45-60℃，搅拌反应3-5h，制得混合料C，备用；
S4：按照重量份计，称取1-2份填充剂和0.1-0.3份粘结剂，混合均匀，一并加入至S3制得的混合料C中，搅拌20-30min，制膜，升温至75-85℃，反应7-12h，冷却至室温，得到石墨烯-PI薄膜。
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