(一)技術領域

本發明涉及化學材料制備技術，具體涉及一種聚酰亞胺/無機納米雜化材料的制備方法。

(二)背景技術

目前，聚酰亞胺是工業應用的耐熱等級最高的有機聚合物材料，廣泛應用于宇航、電工和微電子工業等領域。隨著科技的發展及應用領域對材料性能要求的提高，具有更高的力學性能和耐熱性能的聚酰亞胺/無機納米雜化材料應運而生。聚酰亞胺/無機納米雜化材料綜合了聚酰亞胺、無機材料、納米材料各自的優點，經濟有效地利用納米粒子獨特的光、電、熱、磁、力、化學活性及催化等性能，近年來受到各國學者的高度重視，已成為材料領域的研究熱點之一。但納米粒子因表面活性高而易于團聚在一起，團聚體的存在不利于聚酰亞胺/無機納米雜化材料的制備，并影響其性能的充分發揮。超聲分散、機械分散和納米粒子表面改性是提高納米材料分散及應用性能的常用方法。超聲分散和機械分散后，納米粉體如未經表面改性，則很容易再次團聚。而納米粉體表面改性時，改性劑包覆的往往是多個顆粒的團聚體，并非單個顆粒，很難使顆粒改性完全。因此很多分散方法的研究均不十分理想。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種納米粒子分布均勻，不團聚，有利于聚酰亞胺/無機納米雜化材料各項性能的充分發揮的聚酰亞胺/無機納米雜化材料制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：

1)首先合成適用于聚酰亞胺的無機納米粒子改性劑——亞胺環基硅烷；

2)采用溶膠-凝膠法制備無機氧化物納米粒子，在溶膠-凝膠反應過程中加入改性劑亞胺環基硅烷，得到有機-無機復合體納米顆粒；

3)將有機-無機復合體納米顆粒均勻分散于聚酰胺酸溶液中，經過加熱處理得到聚酰亞胺/無機納米雜化材料。

本發明還有這樣一些技術特征：

1、所述的有機-無機復合體納米顆粒無機組分為金屬或非金屬氧化物；

2、所述的有機-無機復合體納米顆粒有機組分為含有亞胺環的化合物；

3、所述的金屬氧化物為鈦、鋅或鋁的氧化物，非金屬氧化物可以為硅的氧化物；

4、所述的納米顆粒尺寸為10～100納米；

5、所述的亞胺環基硅烷的合成方法是：

(1)將聚酰亞胺封端劑苯乙炔苯酐或降冰片烯二酸酐分2～5次加入到等摩爾氨基硅烷的二甲基亞砜溶液中，室溫反應40～60小時，得到含有酰胺酸基團的硅烷溶液；

(2)用乙酐和三乙胺做脫水成酐試劑，加入到含有酰胺酸基團的硅烷溶液中反應4～8小時，乙酐與氨基硅烷的摩爾比為1～3：1，乙酐和三乙胺的摩爾比為1：0.1～0.5，制得亞胺環基硅烷的二甲基亞砜溶液，亞胺環基硅烷與二甲基亞砜的重量比為10～20：90～80；

(3)將亞胺環基硅烷的二甲基亞砜溶液滴入到甲醇中，生成黃色沉淀，經過濾、洗滌、干燥，得到亞胺環基硅烷黃色粉末，并配制亞胺環基硅烷的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液備用，亞胺環基硅烷和N-甲基-2-吡咯烷酮重量比為8～18：92～82；

6、所述的有機-無機復合體納米顆粒的合成方法是將金屬或非金屬醇鹽加入到用酸調至pH值為2.5～5.5的醇溶劑中，25～95℃反應2～8小時，醇鹽水解-縮合形成無機氧化物膠體顆粒，加入亞胺環基硅烷的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液，在40～50℃反應1～2小時，使亞胺環基硅烷水解，并與膠體顆粒的羥基發生縮合，形成共價鍵，得有機-無機復合體納米顆粒；

7、所述的聚酰胺酸與有機-無機復合體納米顆粒復合的方法是將有機-無機復合體納米顆粒加入到聚酰胺酸溶液中，超聲分散均勻或攪拌均勻，經過加熱處理得到聚酰亞胺/無機納米雜化材料；熱處理工藝為：100～110℃?3～5小時，160～180℃?3～5小時，220～230℃?2～4小時，280～300℃?2～4小時或350～380℃?2～4小時；在聚酰亞胺/無機納米雜化材料中，由于有機-無機復合體納米顆粒中有機相的作用，聚酰亞胺與無機納米粒子之間通過氫鍵和締合/偶合的相互作用，達到“分子水平”的復合，或與無機物形成共價鍵，使兩相形成共價交聯；所加有機-無機復合體納米顆粒是聚酰亞胺重量的0.1～10％。

本發明的聚酰亞胺/無機納米雜化材料制備方法適用于各種聚酰亞胺/無機納米雜化材料的制備，尤其適用于以苯乙炔苯酐或降冰片烯二酸酐為封端劑的聚酰亞胺/無機納米雜化材料的制備。