一种原位合成碳量子点复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及材料合成领域，特别涉及一种原位合成碳量子点复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚醚酰亚胺由于具备良好的尺寸稳定性、耐腐蚀性、耐热性、绝缘性以及介电损耗小等诸多优点，被广泛应用于高压绝缘、航空航天、建筑、农业等领域。但由于聚醚酰亚胺在高温高电场环境下，介电常数较低，导致储能密度和储能效率较低。在工业应用中，为改善聚醚酰亚胺的高温储能性能，大多将其与其他纳米填料(如钛酸钡、氧化铝)进行混合制备成复合材料进行使用，但其他纳米填料的分散性导致大量的界面缺陷仍然现下亟需解决的问题。

2、碳量子点具备极小的粒径，常被用做填充材料提高有机高分子材料的介电常数，但由于其具备极其优良的导电性，直接填充会使得碳量子点形成导电通路，这会破坏高分子材料如聚醚酰亚胺的绝缘特性。但碳量子点同其他填充颗粒一样，单纯的碳量子点直接填充环氧树脂，无机填充物的碳量子点与有机高分子的环氧树脂的界面相容性差，会引入大量界面缺陷从而降低环聚醚酰亚胺的击穿特性与高温储能特性。

3、而利用原位微波碳化的碳量子点能够在聚醚酰亚胺中均匀分散，可提高大大与聚醚酰亚胺的界面相容性，除此之外，还能够有效提高聚醚酰亚胺与其他材料的界面性能，实现增强聚醚酰亚胺击穿性能和高温储能性能的同时，减少了基体内部的界面缺陷，保证了聚醚酰亚胺良好的击穿与高温储能特性。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是发明一种原位合成碳量子点复合材料及其制备方法。

2、本发明的技术方案是：一种原位合成碳量子点复合材料，材料由碳量子点/聚醚酰亚胺及聚醚酰亚胺薄膜组成。

3、优选的，碳量子点/聚醚酰亚胺是由聚醚酰亚胺、柠檬酸、乙二胺组成的。

4、优选的，碳量子点/聚醚酰亚胺的制备方法是将聚醚酰亚胺、柠檬酸、乙二胺混合后微波碳化制备而成的

5、优选的，碳量子点/聚醚酰亚胺的制备方法是：1)将聚醚酰亚胺和n-甲基吡咯烷酮充分混匀后；2)加入柠檬酸和的乙二胺，并搅拌；3)将搅拌均匀的溶液封膜放入微波反应装置，调节微波反应装置反应完毕后，置于冰浴中，充分搅拌；4)将所得溶液涂板干燥。

6、优选的，复合材料为三明治结构。

7、优选的，三明治结构为两层聚醚酰亚胺薄膜中，夹一层碳量子点/聚醚酰亚胺材料。

8、一种原位合成碳量子点复合材料的制备方法，其步骤是：1)制备原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合薄膜；2)制备三明治结构原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合材料，所述三明治结构为两层聚醚酰亚胺薄膜中，夹一层碳量子点/聚醚酰亚胺材料。

9、优选的，制备原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合薄膜的方法是：1)将聚醚酰亚胺和n-甲基吡咯烷酮充分混匀后；2)加入柠檬酸和的乙二胺，并搅拌；3)将搅拌均匀的溶液封膜放入微波反应装置，调节微波反应装置反应完毕后，置于冰浴中，充分搅拌；4)将所得溶液涂板干燥。

10、优选的，制备三明治结构原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合材料的方法是：1)将聚醚酰亚胺和n-甲基吡咯烷酮加入到烧杯中，充分搅拌；2)将所得溶液涂板，得到聚醚酰亚胺薄膜；3)在热压机中按照从上到下的顺序，放置聚醚酰亚胺薄膜、原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合薄膜和聚醚酰干燥亚胺薄膜，对其三层薄膜进行热压，得到三明治结构的原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合材料。4)将复合材料置烘箱中，对复合材料进行塑化。

11、本发明的有益效果是，能够有效提高聚醚酰亚胺与其他材料的界面性能，实现增强聚醚酰亚胺击穿性能和高温储能性能的同时，减少了基体内部的界面缺陷，保证了聚醚酰亚胺良好的击穿与高温储能特性。

技术特征：

1.一种原位合成碳量子点复合材料，其特征在于，所述材料由碳量子点/聚醚酰亚胺及聚醚酰亚胺薄膜组成。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述碳量子点/聚醚酰亚胺是由聚醚酰亚胺、柠檬酸、乙二胺组成的。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述碳量子点/聚醚酰亚胺的制备方法是将聚醚酰亚胺、柠檬酸、乙二胺混合后微波碳化制备而成的。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述碳量子点/聚醚酰亚胺的制备方法是：1)将聚醚酰亚胺和n-甲基吡咯烷酮充分混匀后；2)加入柠檬酸和的乙二胺，并搅拌；3)将搅拌均匀的溶液封膜放入微波反应装置，调节微波反应装置反应完毕后，置于冰浴中，充分搅拌；4)将所得溶液涂板干燥。

5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述材料为三明治结构。

6.根据权利要求5所述的复合材料，其特征在于，所述三明治结构为两层聚醚酰亚胺薄膜中，夹一层碳量子点/聚醚酰亚胺材料。

7.一种原位合成碳量子点复合材料的制备方法，其步骤是：1)制备原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合薄膜；2)制备三明治结构原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合材料，所述三明治结构为两层聚醚酰亚胺薄膜中，夹一层碳量子点/聚醚酰亚胺材料。

8.根据权利要求7所述的复合材料，其特征在于，所述制备原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合薄膜的方法是：1)将聚醚酰亚胺和n-甲基吡咯烷酮充分混匀后；2)加入柠檬酸和的乙二胺，并搅拌；3)将搅拌均匀的溶液封膜放入微波反应装置，调节微波反应装置反应完毕后，置于冰浴中，充分搅拌；

9.根据权利要求7所述的复合材料，其特征在于，所述制备三明治结构原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合材料的方法是：1)将聚醚酰亚胺和n-甲基吡咯烷酮加入到烧杯中，充分搅拌；2)将所得溶液涂板，得到聚醚酰亚胺薄膜；3)在热压机中按照从上到下的顺序，放置聚醚酰亚胺薄膜、原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合薄膜和聚醚酰干燥亚胺薄膜，对其三层薄膜进行热压，得到三明治结构的原位微波碳化碳量子点/聚醚酰亚胺复合材料。

技术总结
本发明公开了一种原位合成碳量子点复合材料及其制备方法。该材料由碳量子点/聚醚酰亚胺及聚醚酰亚胺薄膜组成。其中碳量子点/聚醚酰亚胺的制备方法是：1)将聚醚酰亚胺和N‑甲基吡咯烷酮充分混匀后；2)加入柠檬酸和的乙二胺，并搅拌；3)将搅拌均匀的溶液封膜放入微波反应装置，调节微波反应装置反应完毕后，置于冰浴中，充分搅拌；4)将所得溶液涂板干燥，即得。该材料能够有效提高聚醚酰亚胺与其他材料的界面性能，实现增强聚醚酰亚胺击穿性能和高温储能性能的同时，减少了基体内部的界面缺陷，保证了聚醚酰亚胺良好的击穿与高温储能特性。

技术研发人员：李光茂,杨杰,杜钢,吉旺威,郑服利,李国城,任晓东
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司广州供电局
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14