[发明专利]一种聚酰亚胺薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物材料领域，具体为一种聚酰亚胺薄膜的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)主链上含有酰亚胺环，是化学结构高度规整的聚合物，具有优良的机械性能、耐热性能、介电性能和良好的耐辐射性能,因此在机械、微电子、电工和化工等行业得到广泛应用，并且在航空、航天等尖端技术领域也得到应用。对于具有结晶结构的聚酰亚胺薄膜而言，其力学性能、耐热性能、耐溶剂性能更优异。滑石粉（Talc）作为成核剂添加到聚合物中，由于诱导聚合物结晶，可使制品的耐热性、刚性和尺寸稳定性得到提高。

PMDA-ODA型聚酰亚胺（PI）薄膜大多数采用两步法制备，即首先合成可溶性的前驱体聚酰胺酸（PAA），经溶液法成型后，再借助热或化学方法脱除小分子水，闭环生成芳杂环结构的PI。聚酰胺酸向聚酰亚胺转化的热酰亚胺化过程是一个非常复杂的过程，是脱水环化、溶剂挥发、结晶同时进行的过程。因此酰亚胺化历程就决定了最终聚酰亚胺薄膜的性能。通过早起学者的研究发现，升温速率快，容易获得有序结构。但目前这些研究仅限于几个具体历程的分析，尚未系统化。

文章《用原位聚合法制备聚酰亚胺/滑石粉复合薄膜的聚集态结构》（材料研究学报，23-5，2009.10）采用原位法制备聚亚酰胺薄膜，其制备方法为先加入ODA和NMP，搅拌使ODA溶于溶剂，然后分批加入PMDA，待溶解后，加入滑石粉，冰浴下搅拌12h，得到10wt%固含量的PAA/Talc复合溶液。

发明内容

本发明提供一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，所制备的聚酰亚胺薄膜具有良好的机械性能。

本发明采用如下技术方案实现的：

一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，直接聚合制备法，包括如下步骤：

（1）聚酰胺酸溶液即PAA溶液的制备：将二氨基二苯醚即ODA和溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮即NMP混合，搅拌使ODA溶于溶剂，分批加入均苯四酸二酐即PMDA，PMDA与ODA的质量比为1.012-1.035:1，冰浴搅拌11-13h，得到固含量为10wt%，特性粘数为3.0-3.6dl/g的聚酰胺酸溶液。

（2）PAA/Talc复合溶液的制备：将滑石粉按PAA溶液的3-7wt%加入溶液，搅拌2-4h，制备成PAA/Talc复合溶液。

（3）薄膜的制备：用100-200μm厚度的刮刀将PAA/Talc复合溶液均匀涂覆在玻璃板上。置于烘箱以3-5℃/min升温速率升到300℃，停留0.5-1h，自然冷却，取出薄膜。

与现有技术相比：本发明借助滑石粉滑填充聚酰亚胺诱导结晶，并且通过控制升温速率，根据在不同阶段分子链的运动能力、溶剂残留率和酰亚胺化程度的关系来提高聚酰亚胺薄膜的性能。

附图说明

图1是匀速升温聚酰亚胺/滑石粉复合薄膜的吸水率

图2是匀速升温聚酰亚胺/滑石粉复合薄膜的热膨胀系数

图3是聚酰亚胺/不同添加量滑石粉复合薄膜的吸水率

图4是聚酰亚胺/不同添加量滑石粉复合薄膜的热膨胀系数

具体实施方式

通过与原位法对比来进一步说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

1.直接法与原位法对比

直接法：在三口烧瓶中加入ODA和NMP，搅拌使ODA溶于溶剂NMP中，然后分批加入PMDA，冰浴下搅拌12h，得到10wt%固含量的PAA溶液。然后加入滑石粉，搅拌3h，制备成PAA/Talc复合溶液。

原位法：在三口烧瓶中加入ODA和NMP，搅拌使ODA溶于溶剂NMP中，然后分批加入PMDA，待溶解后，加入滑石粉，冰浴下搅拌12h，得到10wt%固含量的PAA/Talc复合溶液。

直接法与原位法制备复合薄膜性能比较结果见表1。

表1 直接法与原位法制备复合薄膜性能比较