本發(fā)明涉及一種復(fù)合納米材料的制備方法，更具體的說(shuō)是涉及一種利用水熱法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的方法。
背景技術(shù)：
：有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型材料，有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料不同于傳統(tǒng)意義上的復(fù)合材料，它的有機(jī)相與無(wú)機(jī)相微區(qū)尺寸均在納米范圍內(nèi)，有的甚至是分子水平級(jí)的。有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料克服了單一材料和傳統(tǒng)復(fù)合材料性能上的缺陷，它兼具有機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)與無(wú)機(jī)材料的的優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料形態(tài)和性能可在很大范圍內(nèi)變化，可通過(guò)摻雜少量的無(wú)機(jī)組分得到無(wú)機(jī)粒子改性的有機(jī)聚合物，從而改善或提高高分子材料的性能，也可以少量有機(jī)成分改進(jìn)無(wú)機(jī)材料，從而獲得力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)和生物學(xué)等方面的優(yōu)異性能。聚酰亞胺纖維，以其優(yōu)異的介電性能、耐輻射性能以及高強(qiáng)、高模等性能，有望在現(xiàn)代航空、軍事、航海、環(huán)境工程、汽車(chē)工業(yè)、微電子等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，是最具發(fā)展前途的高性能高分子材料之一。但是由于預(yù)聚體結(jié)構(gòu)以及酰亞胺化得過(guò)程特性以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料提出了更高的要求，這就限制了聚酰亞胺的發(fā)展。二氧化鈦廉價(jià)無(wú)毒且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有優(yōu)良的光敏、濕敏、氣敏以及光電性能，現(xiàn)有技術(shù)中采用納米二氧化鈦?zhàn)鳛闊o(wú)機(jī)相，聚酰亞胺作為有機(jī)相，兩者相配合來(lái)改善聚酰亞胺的綜合性能，擴(kuò)大其使用范圍。氧化鈦納米顆粒的加入極大地改善了聚酰亞胺薄膜的電性能和熱穩(wěn)定性，但納米粒子因表面活性高而易于團(tuán)聚在一起，團(tuán)聚體的存在不利于聚酰亞胺/二氧化鈦復(fù)合納米膜材料的制備，給聚酰亞胺材料在微觀結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生了大量的結(jié)構(gòu)性缺陷，往往降低了薄膜的力學(xué)性能，并影響其性能的充分發(fā)揮。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用水熱法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的方法。該方法解決了聚酰亞胺薄膜引入納米二氧化鈦填料后因納米粒子易團(tuán)聚，分散不均勻，使薄膜性能降低的缺陷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種。1、一種利用水熱法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一：水熱反應(yīng)：在反應(yīng)釜中用質(zhì)量分?jǐn)?shù)40％H2O2溶液和9mol/L氨水溶解金屬Ti粉,形成鈦凝膠，然后向反應(yīng)釜中加入聚酰亞胺，以1200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌12h，至于烘箱中于140℃-160℃下保溫34-36h，進(jìn)行水熱反應(yīng)；各組分的重量份數(shù)是：40％H2O2：30-50份氨水:4-6份金屬Ti粉：1-5份聚酰亞胺：1-4份步驟二：浸漬提拉法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜：經(jīng)過(guò)步驟一的水熱反應(yīng)后將反應(yīng)釜自然冷卻至10-35℃，將玻璃基板豎直放入冷卻液中，提拉，在干凈的空氣中自然干燥，固化24h,即在玻璃基板上形成聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜；步驟三：聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的分離洗滌：將步驟二得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜用配制好的1.5mol/l的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，PH保持在1.5，保持時(shí)間為10h，然后用蒸餾水反復(fù)沖洗，使之成為中性。步驟四：熱處理:將步驟三得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜在水蒸氣中處理2-3min,然后在10-35℃和常壓下靜置0.5-1h,重復(fù)水蒸氣處理和靜置過(guò)程3-6次，之后放在馬弗爐中，以2-6℃/min的升溫速率逐步升溫到200-250℃，保持1.5-2h，既得成品。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述步驟一水熱反應(yīng)中向反應(yīng)釜中加入改性劑0.02-0.04重量份、絡(luò)合劑0.01-0.02重量份、催化劑0.01-0.02重量份、防泡劑0.02-0.05重量份、殺菌劑0.01-0.03重量份以及干燥防裂劑0.01-0.03重量份。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述改性劑為八甲基環(huán)四硅亞氨烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷或二乙胺基甲基三乙氧基硅烷中的一種或幾種。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述絡(luò)合劑為乙二胺四甲叉膦酸鈉。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述催化劑為硅烷合三乙胺。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述防泡劑為苯乙醇油酸酯。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述干燥防裂劑為1-甲基-2,4-環(huán)己二胺或N-乙基二環(huán)己胺中的一種。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述殺菌劑為大蒜油或牛至油中的一種或幾種。本發(fā)明提供了一種利用水熱法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的方法，步驟少，操作簡(jiǎn)單，可行性好，適于大量生產(chǎn)，且納米二氧化鈦顆粒在薄膜中的分散均勻性非常好，提高了聚酰亞胺的強(qiáng)度以及力學(xué)性能，擴(kuò)大了聚酰亞胺的實(shí)用性,強(qiáng)化了納米二氧化鈦的引入對(duì)聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜各項(xiàng)性能的改善。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳述。實(shí)施例1：一種利用水熱法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的方法，包括以下步驟：步驟一：水熱反應(yīng)：在反應(yīng)釜中用30g質(zhì)量分?jǐn)?shù)40％H2O2溶液和4g9mol/L氨水溶解1g金屬Ti粉,形成鈦凝膠，然后向反應(yīng)釜中加入1g聚酰亞胺、0.02g八甲基環(huán)四硅亞氨烷、0.01g乙二胺四甲叉膦酸鈉、0.01g硅烷合三乙胺、0.02g苯乙醇油酸酯、0.01g大蒜油以及0.01g1-甲基-2,4-環(huán)己二胺；以1200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌12h，至于烘箱中于140℃下保溫34h，進(jìn)行水熱反應(yīng)；步驟二：浸漬提拉法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜：經(jīng)過(guò)步驟一的水熱反應(yīng)后將反應(yīng)釜自然冷卻至10℃，將玻璃基板豎直放入冷卻液中，緩慢提拉，在干凈的空氣中自然干燥，固化24h,即在玻璃基板上形成聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜；步驟三：聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的分離洗滌：將步驟二得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜用配制好的1.5mol/l的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，PH保持在1.5，保持時(shí)間為10h，然后用蒸餾水反復(fù)沖洗，使之成為中性。步驟四：熱處理:將步驟三得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜在水蒸氣中處理2min,然后在10℃和常壓下靜置0.6h,重復(fù)水蒸氣處理和靜置過(guò)程3次，之后放在馬弗爐中，以2℃/min的升溫速率逐步升溫到200℃，保持1.5h，既得成品。實(shí)施例2：一種利用水熱法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的方法，包括以下步驟：步驟一：水熱反應(yīng)：在反應(yīng)釜中用40g質(zhì)量分?jǐn)?shù)40％H2O2溶液和5g9mol/L氨水溶解2g金屬Ti粉,形成鈦凝膠，然后向反應(yīng)釜中加入2g聚酰亞胺、0.03g3-氨丙基三乙氧基硅烷、0.02g乙二胺四甲叉膦酸鈉、0.02g硅烷合三乙胺、0.05g苯乙醇油酸酯、0.03g大蒜油以及0.03gN-乙基二環(huán)己胺；以1200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌12h，至于烘箱中于150℃下保溫35h，進(jìn)行水熱反應(yīng)；步驟二：浸漬提拉法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜：經(jīng)過(guò)步驟一的水熱反應(yīng)后將反應(yīng)釜自然冷卻至20℃，將玻璃基板豎直放入冷卻液中，緩慢提拉，在干凈的空氣中自然干燥，固化24h,即在玻璃基板上形成聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜；步驟三：聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的分離洗滌：將步驟二得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜用配制好的1.5mol/l的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，PH保持在1.5，保持時(shí)間為10h，然后用蒸餾水反復(fù)沖洗，使之成為中性。步驟四：熱處理:將步驟三得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜在水蒸氣中處理3min,然后在35℃和常壓下靜置0.5h,重復(fù)水蒸氣處理和靜置過(guò)程4次，之后放在馬弗爐中，以6℃/min的升溫速率逐步升溫到250℃，保持2h，既得成品。實(shí)施例3：一種利用水熱法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的方法，包括以下步驟：步驟一：水熱反應(yīng)：在反應(yīng)釜中用50g質(zhì)量分?jǐn)?shù)40％H2O2溶液和6g9mol/L氨水溶解5g金屬Ti粉,形成鈦凝膠，然后向反應(yīng)釜中加入4g聚酰亞胺、0.04g二乙胺基甲基三乙氧基硅烷、0.02g乙二胺四甲叉膦酸鈉、0.02g硅烷合三乙胺、0.05g苯乙醇油酸酯、0.03g牛至油以及0.03gN-乙基二環(huán)己胺,以1200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌12h，至于烘箱中于160℃下保溫36h，進(jìn)行水熱反應(yīng)；步驟二：浸漬提拉法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜：經(jīng)過(guò)步驟一的水熱反應(yīng)后將反應(yīng)釜自然冷卻至35℃，將玻璃基板豎直放入冷卻液中，緩慢提拉，在干凈的空氣中自然干燥，固化24h,即在玻璃基板上形成聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜；步驟三：聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的分離洗滌：將步驟二得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜用配制好的1.5mol/l的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，PH保持在1.5，保持時(shí)間為10h，然后用蒸餾水反復(fù)沖洗，使之成為中性。步驟四：熱處理:將步驟三得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜在水蒸氣中處理3min,然后在20℃和常壓下靜置1h,重復(fù)水蒸氣處理和靜置過(guò)程5次，之后放在馬弗爐中，以6℃/min的升溫速率逐步升溫到250℃，保持2h，既得成品。實(shí)施例4：一種利用水熱法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的方法，包括以下步驟：步驟一：水熱反應(yīng)：在反應(yīng)釜中用45g質(zhì)量分?jǐn)?shù)40％H2O2溶液和5g9mol/L氨水溶解3g金屬Ti粉,形成鈦凝膠，然后向反應(yīng)釜中加入3g聚酰亞胺、0.02g二乙胺基甲基三乙氧基硅烷、0.02g乙二胺四甲叉膦酸鈉、0.01g硅烷合三乙胺、0.02g苯乙醇油酸酯、0.02g牛至油以及0.01g1-甲基-2,4-環(huán)己二胺,以1200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌12h，至于烘箱中于140℃下保溫34h，進(jìn)行水熱反應(yīng)；步驟二：浸漬提拉法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜：經(jīng)過(guò)步驟一的水熱反應(yīng)后將反應(yīng)釜自然冷卻至35℃，將玻璃基板豎直放入冷卻液中，緩慢提拉，在干凈的空氣中自然干燥，固化24h,即在玻璃基板上形成聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜；步驟三：聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的分離洗滌：將步驟二得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜用配制好的1.5mol/l的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，PH保持在1.5，保持時(shí)間為10h，然后用蒸餾水反復(fù)沖洗，使之成為中性。步驟四：熱處理:將步驟三得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜在水蒸氣中處理3min,然后在35℃和常壓下靜置0.8h,重復(fù)水蒸氣處理和靜置過(guò)程6次，之后放在馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率逐步升溫到240℃，保持2h，既得成品。實(shí)施例5：：一種利用水熱法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的方法，包括以下步驟：步驟一：水熱反應(yīng)：在反應(yīng)釜中用50g質(zhì)量分?jǐn)?shù)40％H2O2溶液和5g9mol/L氨水溶解5g金屬Ti粉,形成鈦凝膠，然后向反應(yīng)釜中加入2g聚酰亞胺、0.04g3-氨丙基三乙氧基硅烷、0.01g乙二胺四甲叉膦酸鈉、0.02g硅烷合三乙胺、0.02g苯乙醇油酸酯、0.03g牛至油以及0.03gN-乙基二環(huán)己胺，以1200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌12h，至于烘箱中于140℃-160℃下保溫34-36h，進(jìn)行水熱反應(yīng)；步驟二：浸漬提拉法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜：經(jīng)過(guò)步驟一的水熱反應(yīng)后將反應(yīng)釜自然冷卻至10℃，將玻璃基板豎直放入冷卻液中，緩慢提拉，在干凈的空氣中自然干燥，固化24h,即在玻璃基板上形成聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜；步驟三：聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的分離洗滌：將步驟二得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜用配制好的1.5mol/l的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，PH保持在1.5，保持時(shí)間為10h，然后用蒸餾水反復(fù)沖洗，使之成為中性。步驟四：熱處理:將步驟三得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜在水蒸氣中處理3min,然后在35℃和常壓下靜置0.7h,重復(fù)水蒸氣處理和靜置過(guò)程5次，之后放在馬弗爐中，以4℃/min的升溫速率逐步升溫到230℃，保持2h，既得成品。實(shí)施例6：一種利用水熱法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的方法，包括以下步驟：步驟一：水熱反應(yīng)：在反應(yīng)釜中用30g質(zhì)量分?jǐn)?shù)40％H2O2溶液和6g9mol/L氨水溶解5g金屬Ti粉,形成鈦凝膠，然后向反應(yīng)釜中加入4g聚酰亞胺、0.04g二乙胺基甲基三乙氧基硅烷、0.02g乙二胺四甲叉膦酸鈉、0.01g硅烷合三乙胺、0.05g苯乙醇油酸酯、0.01g大蒜油以及0.01gN-乙基二環(huán)己胺。以1200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌12h，至于烘箱中于160℃下保溫36h，進(jìn)行水熱反應(yīng)；步驟二：浸漬提拉法制備聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜：經(jīng)過(guò)步驟一的水熱反應(yīng)后將反應(yīng)釜自然冷卻至35℃，將玻璃基板豎直放入冷卻液中，緩慢提拉，在干凈的空氣中自然干燥，固化24h,即在玻璃基板上形成聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜；步驟三：聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜的分離洗滌：將步驟二得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜用配制好的1.5mol/l的鹽酸溶液進(jìn)行酸化，PH保持在1.5，保持時(shí)間為10h，然后用蒸餾水反復(fù)沖洗，使之成為中性。步驟四：熱處理:將步驟三得到的聚酰亞胺-二氧化鈦復(fù)合納米膜在水蒸氣中處理2min,然后在30℃和常壓下靜置0.8h,重復(fù)水蒸氣處理和靜置過(guò)程3次，之后放在馬弗爐中，以4℃/min的升溫速率逐步升溫到230℃，保持2h，既得成品。項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5實(shí)施例6拉伸強(qiáng)度MPa120140150170140150斷裂伸長(zhǎng)率％161816252321以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3