本發(fā)明涉及到一種聚酰胺酰亞胺基抗靜電復(fù)合材料及其制備方法，屬于高分子材料共混改性和納米復(fù)合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

導(dǎo)電聚合物在電子領(lǐng)域和光電子領(lǐng)域有廣泛的用途，其中，聚苯胺由于其結(jié)構(gòu)多樣化、環(huán)境穩(wěn)定性好、價格低廉以及特殊的摻雜機制而成為導(dǎo)電聚合物的研究熱點。但由于聚苯胺分子鏈的剛性和鏈間極性的相互作用使其溶解性極低，幾乎不溶于任何有機溶劑，給摻雜態(tài)聚苯胺的成膜及加工帶來了困難，嚴重妨礙了其在各個領(lǐng)域的大規(guī)模推廣應(yīng)用。聚酰胺酰亞胺由于具有良好的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性以及可加工性成為工業(yè)和日常生活中廣泛應(yīng)用的高分子材料。但聚酰胺酰亞胺的高絕緣性使其極易產(chǎn)生、積累靜電，這大大限制了它的應(yīng)用領(lǐng)域。

為了解決以上問題，本發(fā)明利用聚鄰甲基苯胺和聚鄰甲氧基苯胺的良好溶解性，可與聚酰胺酰亞胺進行簡單的溶劑流延成膜。同時，由于可溶性聚苯胺可以與聚酰胺酰亞胺進行分子級別的共混，有利于得到二者分散均勻的導(dǎo)電復(fù)合材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過簡單的溶液共混，制備具有導(dǎo)電特性的聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料。

導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺復(fù)合材料的制備方法，按照下述步驟進行：

(1)可溶性聚苯胺的制備

分別將新蒸餾的鄰甲基苯胺和鄰甲氧基苯胺，加入0.2mol/l的鹽酸溶液中，在0-5℃下攪拌0.5-2h后，緩慢滴加(1-3s每滴)過硫酸銨的水溶液之后，0-5℃反應(yīng)6-10h。將反應(yīng)液抽濾得到綠色固體，然后分別用甲醇、正己烷索氏提取，60℃下真空干燥12h，得到鹽酸摻雜的聚鄰甲基苯胺和聚鄰甲氧基苯胺，性狀均為綠色粉末。

(2)對甲苯磺酸摻雜可溶性聚苯胺

將可溶性聚苯胺粉末加入到10％的氨水中，常溫下攪拌12-16h，用水洗至中性，60℃下真空干燥12h，得到本征態(tài)的可溶性聚苯胺，其性狀均為紫色粉末。然后采用溶液共混得到對甲苯磺酸摻雜的可溶性聚苯胺，即先將對甲苯磺酸研磨，然后加入本征態(tài)的可溶性聚苯胺，加入間甲酚，并在90℃下持續(xù)攪拌60min，最后在90℃下干燥，得到對甲苯磺酸摻雜的可溶性聚苯胺。

(3)導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料的制備

將對甲苯磺酸摻雜的可溶性聚苯胺加入到預(yù)先配制好的聚酰胺酰亞胺的間甲酚溶液中，并加入相容劑對苯二酚，通過高速攪拌將對甲苯磺酸摻雜的可溶性聚苯胺溶解于聚酰胺酰亞胺溶液中。然后通過溶劑流延法成膜制備聚酰胺酰亞胺基導(dǎo)電納米復(fù)合材料。

其中步驟(1)中苯胺、過硫酸銨與鹽酸的摩爾比為1:1:0.2；

其中步驟(2)中聚苯胺與氨水的質(zhì)量比為1:20；

其中步驟(2)中聚苯胺與對甲苯磺酸的質(zhì)量比為1:1.1

其中步驟(3)中樟腦磺酸摻雜的聚苯胺的含量為聚酰胺酰亞胺/聚苯胺復(fù)合材料總質(zhì)量的20％-50％；

其中步驟(3)中對苯二酚的含量為聚酰胺酰亞胺/聚苯胺復(fù)合材料總質(zhì)量的0.5％-2％；

其中所屬所述的對甲苯磺酸摻雜的可溶性聚苯胺(聚鄰甲基苯胺pot-tsa、

聚鄰甲氧基苯胺poma-tsa)的結(jié)構(gòu)式如下：

其中0<y<1；

其中10<n<200。

其中所述的聚酰胺酰亞胺樹脂的結(jié)構(gòu)式如下式所示：

其中10<n<200。

采用上述方法，具有如下的技術(shù)優(yōu)點：

通過合成可溶性聚苯胺，可以采用簡單的溶液共混方法與聚酰胺酰亞胺共混，容易得到二者分散均勻的導(dǎo)電復(fù)合材料，大大縮短復(fù)合材料制備的時間，并降低復(fù)合材料的制造成本。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

所選用的聚酰胺酰亞胺樹脂結(jié)構(gòu)式如下所示：

其中10<n<200。

(1)聚鄰甲基苯胺的制備

將新蒸餾的鄰甲基苯胺1.07g(0.01mol)，加入0.2mol/l的鹽酸溶液10ml中，在0-5℃下攪拌1h，緩慢滴加(3s每滴)過硫酸銨2.28g(0.01mol)的水溶液15ml，在0-5℃反應(yīng)10h。將反應(yīng)液抽濾得到綠色固體，分別用甲醇、正己烷、氯仿索氏提取，在60℃下真空干燥12h，得到鹽酸摻雜的聚鄰甲基苯胺，性狀為綠色粉末。

(2)對甲苯磺酸摻雜聚鄰甲基苯胺

將聚鄰甲基苯胺粉末5g加入10％的氨水100ml，常溫攪拌12h后，水洗至中性，60℃真空干燥12h，得到本征態(tài)聚苯胺，其性狀為紫色粉末。將對甲苯磺酸研磨，加入本征態(tài)聚鄰甲基苯胺(聚鄰甲基苯胺與對甲苯磺酸的質(zhì)量比為1：1.1)的間甲酚溶液，在90℃下攪拌1h，將產(chǎn)物放到培養(yǎng)皿中，90℃干燥得到對甲苯磺酸摻雜的聚鄰甲基苯胺。

(3)導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料的制備

將對甲苯磺酸摻雜的聚鄰甲基苯胺(0.3g)加入到預(yù)先配制好的25ml聚酰胺酰亞胺間甲酚溶液(0.028g/ml)中，加入相容劑對苯二酚3mg，通過高速攪拌將對甲苯磺酸摻雜的聚鄰甲基苯胺均勻地分散于聚酰胺酰亞胺溶液中，然后通過溶劑流延法成膜。聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料薄膜的電導(dǎo)率為0.22s/m，拉伸強度37.4mpa，楊氏模量2.5gpa。

實施例2

本實施例與實施例1的區(qū)別在于導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料的制備步驟中，加入相容劑對苯二酚1.5mg,其他處理手段均與實施例1一致。聚酰胺酰亞胺復(fù)合材料薄膜的電導(dǎo)率為0.036s/m，拉伸強度35.2mpa，楊氏模量2.4gpa。

實施例3

本實施例與實施例1的區(qū)別在于導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料的制備步驟中，加入相容劑對苯二酚6mg,其他處理手段均與實施例1一致。聚酰胺酰亞胺復(fù)合材料薄膜的電導(dǎo)率為0.22s/m，拉伸強度34.7mpa，楊氏模量2.1gpa。

實施例4

本實施例與實施例1的區(qū)別在于導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料的制備步驟中，將0.2g對甲苯磺酸摻雜的聚鄰甲基苯胺加入到25ml預(yù)先配制好的聚酰胺酰亞胺間甲酚溶液(0.032g/ml)中,其他處理手段均與實施例1一致。聚酰胺酰亞胺導(dǎo)電薄膜的電導(dǎo)率為0.0021s/m，拉伸強度51.3mpa，楊氏模量3.0gpa。

實施例5

本實施例與實施例1的區(qū)別在于導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料的制備步驟中，將0.5g對甲苯磺酸摻雜的聚鄰甲基苯胺加入到25ml預(yù)先配制好的聚酰胺酰亞胺間甲酚溶液(0.02g/ml)中,其他處理手段均與實施例1一致。聚酰胺酰亞胺導(dǎo)電薄膜的電導(dǎo)率為0.78s/m，拉伸強度22.8mpa，楊氏模量1.9gpa。

實施例6

本實施例中所選用的聚酰胺酰亞胺樹脂以及導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料的制備過程與實施例1一致，區(qū)別在于步驟(1)與(2)過程有所不同，詳述如下

(1)聚鄰甲氧基苯胺的制備

將新蒸餾的鄰甲氧基苯胺1.23g，加入0.2mol/l的鹽酸溶液10ml中，在0-5℃下攪拌1h后，緩慢滴加(3s每滴)過硫酸銨的水溶液15ml之后，0-5℃反應(yīng)10h。將反應(yīng)液抽濾得到綠色固體，然后分別用甲醇、正己烷、氯仿索氏提取，60℃真空干燥12h，得到鹽酸摻雜的聚鄰甲氧基苯胺，性狀為綠色粉末。

(2)對甲苯磺酸摻雜的聚鄰甲氧基苯胺的制備。

將聚鄰甲氧基苯胺粉末5g加入10％的氨水，常溫攪拌12h，后水洗至中性，60℃真空干燥12h，得到本征態(tài)聚鄰甲氧基苯胺，其性狀為紫色粉末。先將對甲苯磺酸研磨，加入到本征態(tài)聚鄰甲氧基苯胺(聚鄰甲氧基苯胺與對甲苯磺酸的質(zhì)量比為1：1.1)間甲酚溶液中，在90℃持續(xù)攪拌1h，將產(chǎn)物放到培養(yǎng)皿中，90℃干燥得到對甲苯磺酸摻雜的聚鄰甲氧基苯胺。聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料薄膜的電導(dǎo)率為5.62s/m，拉伸強度38.1mpa，楊氏模量2.6gpa。

實施例7

本實施例與實施例5區(qū)別在于導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料的制備步驟中，對苯二酚為1.5mg，其他處理手段均與實施例5一致。聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料薄膜的電導(dǎo)率為0.32s/m，拉伸強度37.2mpa，楊氏模量2.3gpa。

實施例8

本實施例與實施例5區(qū)別在于導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料的制備步驟中，對苯二酚為6mg，其他處理手段均與實施例5一致。聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料薄膜的電導(dǎo)率為0.48s/m，拉伸強度35.1mpa，楊氏模量2.1gpa。

實施例9

本實施例與實施例5的區(qū)別在于導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料的制備步驟中，將0.2g聚鄰甲氧基苯胺加入到25ml預(yù)先配制好的聚酰胺酰亞胺間甲酚溶液(0.032g/ml)中,其他處理手段均與實施例5一致。聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料薄膜的電導(dǎo)率為0.51s/m，拉伸強度52.7mpa，楊氏模量3.2gpa。

實施例10

本實施例與實施例5的區(qū)別在于導(dǎo)電聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料的制備步驟中，將0.5g聚鄰甲氧基苯胺加入到25ml預(yù)先配制好的聚酰胺酰亞胺間甲酚溶液(0.02g/ml)中,其他處理手段均與實施例5一致。聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料薄膜的電導(dǎo)率為8.32s/m，拉伸強度23.5mpa，楊氏模量2.1gpa。

表1

上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各步驟的參數(shù)、實施條件等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變化和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。

綜上所述，本發(fā)明所涉及的聚酰胺酰亞胺基復(fù)合材料，具有良好的導(dǎo)電性和力學(xué)強度，而且制作簡單，可以被用在靜電屏蔽等領(lǐng)域。