一种快速冻干聚酰亚胺气凝胶的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115926459A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211598774.X(22)申请日2022.12.14(71)申请人南京工业大学地址210009江苏省南京市鼓楼区新模范马路5号(72)发明人马悦程崔升李紫嫣王智超徐世玉苏琮轩凡准(74)专利代理机构南京天华专利代理有限责任公司32218专利代理师徐冬涛(51)Int.Cl.C08L79/08(2006.01)C08J9/28(2006.01)C08G73/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种快速冻干聚酰亚胺气凝胶的制备方法(57)摘要本发明属于聚酰亚胺气凝胶的制备工艺领域，具体涉及一种快速冻干聚酰亚胺气凝胶的制备方法。本发明利用特殊的溶液环境和简单易行的溶胶凝胶方法，通过冷冻‑解冻工艺加强聚酰亚胺的骨架结构，制得低成本、易印染聚酰亚胺气凝胶。该聚酰亚胺气凝胶的制备方法可完美迭代现有的冻干聚酰亚胺气凝胶材料制备工艺，克服了目前气凝胶制备成本高、印染能力差等问题，解决了现有冻干聚酰亚胺工艺复现性差的技术难题。CN115926459ACN115926459A权利要求书1/1页1.一种快速冻干聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其具体步骤为：(1)将二胺和二酐放入溶剂中磁力搅拌，加入交联剂、催化剂和脱水剂搅拌后倒入模具中自然凝胶生成聚酰亚胺湿凝胶；(2)将生成的聚酰亚胺湿凝胶静置，放入溶剂中洗涤，再用老化液置换后得到置换后的聚酰亚胺湿凝胶；(3)将溶剂置换后的聚酰亚胺湿凝胶使用冷冻‑解冻处理后，再进行冷冻干燥得到快速冻干聚酰亚胺气凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的磁力搅拌速度为100～600r/min，搅拌时间为3～8h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的二胺为4,4’‑二氨基二苯醚、3,5‑二氨基苯甲酸或1,4‑苯二甲胺中的一种；二酐为4,4’‑氧双邻苯二甲酸酐、2,2’双二羧基苯基丙烷二酐或均苯四甲酸二酐中的一种；溶剂为二甲基亚砜或环己烷中的一种或两种任意比混合。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的交联剂为酰胺化低维碳材料、1,3,5苯三甲酰三氯或三聚氰胺中的一种；催化剂为乙酸酐或丙酸酐中的一种；脱水剂为吡啶三乙胺中的一种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述二胺、二酐和溶剂的质量比为1:(1～1.2):(30～60)；二胺、交联剂、催化剂与脱水剂的质量比为1:(0.01～0.06):(2～4):(2～4)。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的溶剂同步骤(1)中的相同，洗涤次数为3～6次；所述的老化液为二甲基亚砜或环己烷中的一种或两种任意比混合；聚酰亚胺湿凝胶与老化液的体积比为为1:(10～100)；每2～4h更换一次老化液，持续老化时间为24～36h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中的冷冻‑解冻工艺为：先使用液氮极速冷冻湿凝胶10～30min，然后置于室温解冻5～16h；后放入2～6℃培养箱中4～8h。2CN115926459A说明书1/4页一种快速冻干聚酰亚胺气凝胶的制备方法技术领域[0001]本发明属于聚酰亚胺气凝胶的制备工艺领域，具体涉及一种快速冻干制备聚酰亚胺气凝胶的制方法。本发明利用特殊的溶液环境和简单易行的溶胶凝胶方法，通过冷冻‑解冻工艺加强聚酰亚胺的骨架结构，制得低成本、易印染聚酰亚胺气凝胶。该聚酰亚胺气凝胶的制备方法可完美迭代现有的冻干聚酰亚胺气凝胶材料制备工艺，克服了目前气凝胶制备成本高、印染能力差等问题，解决了现有冻干聚酰亚胺工艺复现性差的技术难题。背景技术[0002]印刷电子技术是高新电子设备制造的核心技术，由于立足于传统工艺，对材料的成本和制备流程要求较高，印刷电子技术因其快速简单的特点取代了传统的覆铜板刻蚀技术，广泛应于柔性基板的制备。聚酰亚胺薄膜是电子基板领域的常青树，但由于其较高的油墨疏水角大大降低其制备效率，因而将聚酰亚胺附加气凝胶结构，通过多孔滞留导电油墨以达到高速的电子印刷效率是目前印刷电子技术的最优解。冻干聚酰亚胺气凝胶因其简单的制备和低成本的干燥方法取代了超临界聚酰亚胺气凝胶和常压干燥气凝胶。但现有的冻干聚酰亚胺气凝胶依然是采用两步法，即先制作聚酰亚胺的前驱体将其提炼，然后重新溶于水溶液冻干，使用热交联的方式使酰亚胺成环以达到制备冻干法聚酰亚胺的目的。此法制备的冻干聚酰亚胺气凝胶材料收缩率高、易于水解且成品率低，限制了其广泛应用。因此必须通过革新聚酰亚胺的制备工艺，使得其具有良好成品率的同时保留制备简便和低成本的优点。[0003]刘雪强等人(刘雪强，郑帅，张长