[发明专利]一种抛物面聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

一种抛物面聚酰亚胺薄膜材料，其中基体层为聚酰亚胺纳米纤维膜与聚酰亚胺复合层，表层为聚酰亚胺层，薄膜厚度均匀且可控，纳米纤维膜起增强纤维的作用，与吸附的PI形成互穿网络结构，整体的薄膜不易开裂。本发明薄膜的制备方法实施过程简单，条件易满足，适用于所有体系的聚酰亚胺，并且所制得的抛物面聚酰亚胺薄膜材料力学性能优异，整体的薄膜不易开裂，同时通过纳米纤维膜可以实现抛物面聚酰亚胺薄膜厚度的均匀性与可控性。

技术领域

本发明属于聚合物材料领域，涉及一种抛物面聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺具有稳定的化学性质和优异的机械性能，并且具有耐辐射性、阻燃性、耐高温性、耐低温性等等一系列的优势，因此被广泛的应用于各行各业的领域之中，被称为“解决问题的能手”。而对于聚酰亚胺材料来说，将其制成聚酰亚胺薄膜是一种比较普遍并且使用率极高的物质。并且，聚酰亚胺薄膜具有耐高低温，尺寸稳定性高，韧性高，并且能在多次高温操作后保持化学稳定等特性，因此被广泛的应用于柔性印刷电路板、航天器热控涂层、射频天线、太阳帆等领域。而根据聚酰亚胺薄膜优良的介电性能，聚酰亚胺薄膜也被广泛的应用于电线、电磁屏蔽、微电子领域、绝缘元件的制作等方面，并且有着十分突出的表现。

抛物面的聚酰亚胺薄膜成型工艺十分复杂。传统的抛物面薄膜的成型制备方法包括：充气法、充气-硬化法、弹性肋条驱动法、形状记忆聚合物膨胀法和静电成型法。

充气法，是在外加气压的作用下使平面的薄膜被拉伸变形，在形状固定装置的支撑下近似化为抛物面。这种方法得到的抛物面薄膜质量很轻，但是在较高的充气压力下，抛物面薄膜表面形状误差较大，充气压力的不对称会导致抛物面薄膜发生变形，对其精度产生很大的影响，并且在使用过程中气体的缓慢泄露也极大地限制了薄膜的使用寿命。

充气-硬化法，是在充气法的基础上，薄膜膨胀到所需的抛物面形状后，在太阳辐射的作用下逐渐硬化并释放出充气压力。充气-硬化的薄膜避免了充气薄膜所面临的一些缺点，包括表面精度降低以及对连续气体补充的要求。然而，它们保持表面精度的能力取决于可硬化材料热稳定性的进一步改善，这在目前还不够好。

弹性肋条驱动法，是在薄膜上安装弹性肋条及铰链，待薄膜伸展为平面后，铰链驱动弹性肋条发生弯曲，形成伞结构的抛物面。这种方法制得的薄膜重量轻，但刚度和表面精度相对较低。

形状记忆聚合物膨胀法，首先将薄膜在高于其玻璃化转变温度的条件下填充成抛物面型，然后将其收卷后低温硬化，待到达轨道后再次加热到玻璃化温度以上，形状记忆聚合物在自身形状恢复能力及外部支撑装置的辅助下重新形成抛物面并再次低温硬化。这种方法具有较高的可靠性和强表面精度保持能力，但是将其加热至玻璃化温度以上能耗很高，限制了这种方法的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于拓宽聚酰亚胺薄膜的应用范围，提出了一种制备抛物面聚酰亚胺薄膜的方法，采用该方法制备的抛物面聚酰亚胺薄膜成型性能极佳，成膜厚度均匀，步骤简单。

一种抛物面聚酰亚胺薄膜，基体层为聚酰亚胺纳米纤维膜与聚酰亚胺复合层，厚度为5-50μm，表层为聚酰亚胺层，厚度为10-50μm。

进一步地，抛物面的曲率为1-20m^-1；薄膜各处厚度均匀，偏差在±1.5％以内。

本发明所提供的一种制备抛物面聚酰亚胺薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.在抛物面形基底上将聚酰胺酸溶液通过静电纺丝纺制一层抛物面形的聚酰胺酸纳米纤维膜；

B.将步骤A中得到的纳米纤维膜进行热处理环化，形成不溶于溶剂的抛物面形锚定聚酰亚胺网络；

C.在步骤B中得到的抛物面形锚定聚酰亚胺网络上流延一层聚酰胺酸(PAA)膜，然后挥发溶剂，得到具有PAA/PI互穿网络结构的薄膜；