專利名稱:聚芳醚腈/碳納米管薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于高分子介電材料領(lǐng)域,特別涉及一種聚芳醚腈/碳納米管薄膜及其制 備方法。
背景技術(shù):
聚合物/碳納米管復(fù)合材料的研究越來(lái)越受到人們的重視,利用碳納米管優(yōu)異的 力學(xué)性能和電學(xué)性能可制備具有特定功能的復(fù)合材料。聚芳醚腈(PEN)具有優(yōu)良的耐熱和 力學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性.可應(yīng)用于軍事和航空航天領(lǐng)域。相比其它特種工程塑料,PEN具有 較好的加工性能,除熔融加工外,還可采用溶液加工,這為雜化材料的制備提供了可能性。 高性能聚合物材料在應(yīng)用過(guò)程中,由于其電絕緣性質(zhì),材料表面容易產(chǎn)生靜電,這種靜電積 累容易破壞應(yīng)用中的各種器件和電子產(chǎn)品,因此對(duì)其進(jìn)行抗靜電處理十分必要,以便制備 得到抗靜電材料,適應(yīng)聚芳醚腈材料應(yīng)用的要求。碳納米管的一個(gè)重要用途就是利用其優(yōu)異的力學(xué)性能和電性能制備具有特定功 能的復(fù)合材料,但碳納米管的化學(xué)惰性和表面雙疏性(既不溶于水也不溶于一般的有機(jī)溶 劑)嚴(yán)重影響了其在聚合物中的均勻分散,致使碳納米管的優(yōu)異性能得不到充分發(fā)揮,因 此制備聚合物/碳納米管復(fù)合材料有兩個(gè)核心的問(wèn)題一是提高碳納米管在聚合物基體中 的分散性;二是提高碳納米管和聚合物之間界面粘結(jié)作用。聚芳醚腈在國(guó)內(nèi)的研究起于80年代,主要集中在研究合成工藝和配方等方面,而 關(guān)于聚芳醚腈薄膜材料方面的專利報(bào)道很少見(jiàn)。國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的生產(chǎn)發(fā)明專利主要有專利 申請(qǐng)?zhí)枮?4113026. 6的《一種聚芳醚腈及其制造方法》、200610038381. 8的《聚芳醚腈的 工業(yè)化生產(chǎn)方法》、200510038360. 1的《聚芳醚腈高分子無(wú)鹵阻燃劑的工業(yè)化生產(chǎn)方法》、 200610021306. 0的《一種含間苯鏈節(jié)的聚芳醚腈共聚物及其制備方法》、200810305720. 3 的《一種半晶型聚芳醚醚腈的工業(yè)化生產(chǎn)方法》。關(guān)于聚芳醚腈樹(shù)脂薄膜材料的專利只有專利申請(qǐng)?zhí)枮?009103105663的《聚芳醚 腈/超支化酞菁銅介電薄膜及其制備方法》,這篇專利涉及的是超支化酞菁銅提高聚芳醚 腈介電性能。聚芳醚腈樹(shù)脂作為新型特種熱塑性樹(shù)脂具有其他材料無(wú)法兼具的諸多特性, 如耐高溫、耐疲勞、耐腐蝕、耐磨損、耐輻照、高強(qiáng)度、高韌性、電性能優(yōu)異等,可望在電子、電 氣、生物醫(yī)學(xué)、汽車、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。而以碳納米管為填料制成聚芳醚 腈抗靜電薄膜則是對(duì)聚芳醚腈樹(shù)脂進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)工作之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種耐高溫、高強(qiáng)度、抗靜電的聚芳醚腈/ 碳納米管薄膜。本發(fā)明的聚芳醚腈/碳納米管薄膜按重量份計(jì)是由97 100份聚芳醚腈、0. 5 2. 5份碳納米管和0. 03 0. 12份十二烷基苯磺酸鈉組成。進(jìn)一步的,各組分按重量份計(jì)為聚芳醚腈98 99份、碳納米管1 2份、十二烷基苯磺酸鈉0. 05 0. 1份。最優(yōu)的,各組分按重量份計(jì)為聚芳醚腈98. 5份、碳納米管1. 5份、十二烷基苯磺酸 鈉0. 0075份時(shí)制成的抗靜電薄膜綜合性能較好。本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供上述聚芳醚腈/碳納米管薄膜的制備方 法,其步驟如下(1)按照下列重量配比稱取原料97 100份、碳納米管0. 5 2. 5份、十二烷基 苯磺酸鈉0. 03 0. 12份;將三種原料溶于N-甲基吡咯烷酮,N-甲基吡咯烷酮的用量為 95 105重量份;(2)步驟⑴制得的溶液成膜即得。進(jìn)一步的,步驟⑵所述成膜為將原料混勻并加熱至180 220°C,回流1 3小 時(shí)后超聲分散1 3小時(shí),然后將分散好的溶液倒在平板上流延成薄膜,將平板置于180 220°C烘3 6小時(shí),然后冷卻至室溫取出薄膜。優(yōu)選的,原料的用量按重量份計(jì)為聚芳醚腈98 99份、碳納米管1 2份、十二 烷基苯磺酸鈉0.05 0. 1份。最優(yōu)的,原料的用量按重量份計(jì)為聚芳醚腈98. 5份、碳納米 管1. 5份、十二烷基苯磺酸鈉0. 0075份。步驟(2)所述成膜為將原料混勻并加熱至180 220°C,回流1 3小時(shí)后超聲 分散1 3小時(shí),然后將分散好的溶液倒在平板上流延成薄膜,將平板置于180 220°C烘 3 6小時(shí),然后冷卻至室溫取出薄膜。優(yōu)選的,加熱溫度為200°C,薄膜烘的溫度為200°C時(shí),薄膜的力學(xué)性能較好。本發(fā)明將聚芳醚腈、碳納米管和十二烷基苯磺酸鈉同時(shí)加入到溶劑中共混反應(yīng), 通過(guò)十二烷基苯磺酸鈉對(duì)碳納米管進(jìn)行表面改性,在提高碳納米管在聚芳醚腈基體中的分 散性的同時(shí)提高了碳納米管和聚芳醚腈之間的界面粘結(jié)作用,這樣可以在碳納米管用量很 小的情況下提高聚芳醚腈薄膜的導(dǎo)電性而不破壞聚芳醚腈的機(jī)械性能,還可以進(jìn)一步提高 聚芳醚腈薄膜的力學(xué)性能。本發(fā)明的聚芳醚腈/碳納米管抗靜電薄膜均勻致密,具有優(yōu)異 的電性能、力學(xué)性能和熱性能,可廣泛應(yīng)用于航空航天、電子器件等領(lǐng)域。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中薄膜的斷面SEM。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中薄膜的外觀照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的聚芳醚腈由四川飛亞新材料有限公司提供,制備方法參照中國(guó)專利 200810305720. 3。實(shí)施例1將9. 9克聚芳醚腈、0. 1克碳納米管、0. 005克十二烷基苯磺酸鈉一起溶于100毫升 N-甲基吡咯烷酮,溶液在200°C回流攪拌反應(yīng)2小時(shí)后超聲分散2小時(shí),然后平穩(wěn)倒在干凈的 玻璃板上,使之成薄膜粘附在玻璃板上,將玻璃板水平放置在烘箱中200°C真空條件下烘4小 時(shí)以除去殘留溶劑,最后緩慢冷卻至室溫得到聚芳醚腈/碳納米管復(fù)合薄膜,厚度為50 μ m。 其薄膜的斷面形貌見(jiàn)圖1,介電性能(測(cè)試溫度25°C,濕度70% )和力學(xué)性能見(jiàn)表1
表 1
項(xiàng)目單位結(jié)果體積電阻率Ω. cm5. 5 X IO9玻璃化轉(zhuǎn)變溫度°C162拉伸強(qiáng)度MPa115斷裂伸長(zhǎng)率%11實(shí)施例2將9. 85克聚芳醚腈、0. 15克碳納米管、0. 0075克十二烷基苯磺酸鈉一起溶于100 毫升N-甲基吡咯烷酮,溶液在200°C回流攪拌反應(yīng)2小時(shí)后超聲分散2小時(shí),然后平穩(wěn)倒在 干凈的玻璃板上,使之成薄膜粘附在玻璃板上,將玻璃板水平放置在烘箱中200°C真空條件 下烘4小時(shí)以除去殘留溶劑,最后緩慢冷卻至室溫得到聚芳醚腈/碳納米管復(fù)合薄膜,厚度 為55μπι。其薄膜的外觀形貌見(jiàn)圖2,介電性能(測(cè)試溫度25°C,濕度70%)和力學(xué)性能見(jiàn) 表2 表2
項(xiàng)目單位結(jié)果
體積電阻率Ω . cm9 X IO8
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度°C163拉伸強(qiáng)度MPa122斷裂伸長(zhǎng)率%12實(shí)施例3將9. 8克聚芳醚腈、0. 2克碳納米管、0. 01克十二烷基苯磺酸鈉一起溶于100毫升 N-甲基吡咯烷酮,溶液在200°C回流攪拌反應(yīng)2小時(shí)后超聲分散2小時(shí),然后平穩(wěn)倒在干 凈的玻璃板上,使之成薄膜粘附在玻璃板上,將玻璃板水平放置在烘箱中200°C真空條件下 烘4小時(shí)以除去殘留溶劑,最后緩慢冷卻至室溫得到聚芳醚腈/碳納米管復(fù)合薄膜,厚度為 58 μ m。其介電性能(測(cè)試溫度25°C,濕度70% )和力學(xué)性能見(jiàn)表3 表權(quán)利要求
聚芳醚腈/碳納米管薄膜,其特征在于按重量份計(jì)是由97~100份聚芳醚腈、0.5~2.5份碳納米管和0.03~0.12份十二烷基苯磺酸鈉組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚芳醚腈/碳納米管薄膜,其特征在于各組分按重量份計(jì) 為聚芳醚腈98 99份、碳納米管1 2份、十二烷基苯磺酸鈉0. 05 0. 1份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚芳醚腈/碳納米管薄膜,其特征在于各組分按重量份計(jì) 為聚芳醚腈98. 5份、碳納米管1. 5份、十二烷基苯磺酸鈉0. 0075份。
4.聚芳醚腈/碳納米管薄膜的制備方法,其步驟如下(1)按照下列重量配比稱取原料97 100份、碳納米管0.5 2. 5份、十二烷基苯磺 酸鈉0. 03 0. 12份;將三種原料溶于N-甲基吡咯烷酮,N-甲基吡咯烷酮的用量為95 105重量份;(2)步驟(1)制得的溶液成膜即得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚芳醚腈/碳納米管薄膜的制備方法,其特征在于原料的 用量按重量份計(jì)為聚芳醚腈98 99份、碳納米管1 2份、十二烷基苯磺酸鈉0. 05 0. 1 份。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚芳醚腈/碳納米管薄膜的制備方法,其特征在于原料的 用量按重量份計(jì)為聚芳醚腈98. 5份、碳納米管1. 5份、十二烷基苯磺酸鈉0. 0075份。
7.根據(jù)權(quán)利要求4 6任一項(xiàng)所述的聚芳醚腈/碳納米管薄膜的制備方法,其特征在 于步驟(2)所述成膜為將原料混勻并加熱至180 220°C,回流1 3小時(shí)后超聲分散 1 3小時(shí),然后將分散好的溶液倒在平板上流延成薄膜,將平板置于180 220°C烘3 6小時(shí),然后冷卻至室溫。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚芳醚腈/碳納米管薄膜的制備方法,其特征在于加熱溫 度為200°C,薄膜烘的溫度為200°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子介電材料領(lǐng)域,特別涉及一種聚芳醚腈/碳納米管抗靜電薄膜及其制備方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種耐高溫、高強(qiáng)度、抗靜電的聚芳醚腈/碳納米管薄膜。本發(fā)明的聚芳醚腈/碳納米管抗靜電薄膜按重量份計(jì)是由97~100份聚芳醚腈、0.5~2.5份碳納米管和0.03~0.12份十二烷基苯磺酸鈉組成。本發(fā)明通過(guò)十二烷基苯磺酸鈉對(duì)碳納米管進(jìn)行表面改性,在碳納米管用量很小的情況下提高聚芳醚腈薄膜的導(dǎo)電性而不破壞聚芳醚腈的機(jī)械性能,還可以進(jìn)一步提高聚芳醚腈薄膜的力學(xué)性能。本發(fā)明的聚芳醚腈/碳納米管抗靜電薄膜均勻致密,具有優(yōu)異的電性能、力學(xué)性能和熱性能,可廣泛應(yīng)用于航空航天、電子器件等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08L71/10GK101914278SQ20101026401
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者曾學(xué)良, 曾爾華, 汪學(xué)軍, 錢(qián)豐 申請(qǐng)人:綿陽(yáng)鴻琪新材料科技有限公司