[发明专利]一种高断裂伸长率的聚酰亚胺膜的制备方法

说明书

本发明涉及涉及有机高分子材料改性技术领域，具体涉及一种高断裂伸长率的聚酰亚胺膜的制备方法，包括如下步骤：由二酐和二胺反应制备聚酰胺酸溶液，然后加入有机碱与聚酰胺酸进行成盐反应，再加入脱水剂和催化剂进行化学亚胺化，最后经热亚胺化形成聚酰亚胺溶液，将聚酰亚胺溶液涂覆于支撑体上，烘干得到所述聚酰亚胺膜；本发明采用简单的聚合方法，提高聚酰亚胺薄膜的的断裂伸长率，通过有机碱、脱水剂和催化剂的共同作用，在保证薄膜的拉伸性能不下降的同时，大幅度提高其韧性，断裂伸长率最高可提高到4倍以上。

技术领域

本发明涉及有机高分子材料改性技术领域，具体涉及一种高断裂伸长率的聚酰亚胺膜的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是重复单元中含有酰亚胺基团的芳杂环高分子化合物，是综合性能最佳的有机高分子材料之一，具有良好的力学性能、耐高温性能、尺寸稳定性、耐溶剂性、优异的电学性能等，成功应用于航空航天、汽车制造、电子电器、机械化工等行业。

随着科技的发展，聚酰亚胺薄膜除了能够符合各类产品的基本物性要求以外，更具备高强度、高韧性、耐磨耗、耐高温、耐腐蚀等特殊性能，可符合轻、薄、短、小之设计要求，是一种具有竞争优势的耐高温的绝缘材料。经过四十多年的发展，已经成为电线、电机等领域上游重要原料之一，广泛应用于电线电缆、变压器、及航空航天、汽车等各产业的绝缘材料。

变频电机的绝缘漆包线常选用绝缘性能优异的聚酰亚胺作为基准，其要求聚酰亚胺薄膜具有优异的抗拉性能，即较高的断裂伸长率。另外，柔性覆铜板及绕包电磁线也要求聚酰亚胺薄膜具有良好的断裂伸长率。因此，高断裂伸长率的聚酰亚胺薄膜得到了越来越多的关注。

已有报道(The journal of physical chemistry B,2020,124,7969-7978)采取了一种方法制备高断裂伸长率的聚酰亚胺薄膜，其通过将一定量的脱水剂与催化剂加入高分子量的聚酰胺酸溶液中，而后进行热亚胺化，得到了一系列的聚酰亚胺薄膜。其中，随着脱水剂与催化剂的添加量逐渐增加，薄膜的断裂伸长率呈先降低而后增加的趋势，最高提升了1.4倍。

这种方法可以能够提高聚酰亚胺薄膜的断裂伸长率，但提高幅度较小，有待进一步的提高。

CN106916324A公开了一种具有低介电常数和高断裂韧性聚酰亚胺膜的制备方法该方法先制备芳香族二胺溶液，然后将降冰片烯二酸酐-马来酰亚胺基七异丁基聚倍半硅氧烷交替共聚物和芳香族二酐研磨混合均匀，加入到芳香族二胺溶液中，搅拌，得到降冰片烯二酸酐-马来酰亚胺基七异丁基聚倍半硅氧烷交替共聚物/聚酰胺酸溶液；将其均匀涂抹于洁净玻璃片上，然后放置于真空干燥箱中处理，冷却至室温，再放入水中超声剥离薄膜，真空干燥，得到目标产物。本发明所得膜介电常数降低至2.2，而且断裂伸长率提高272％，拉伸断裂能增加285％，断裂伸长率和拉伸断裂能大幅度提高，断裂韧性良好。但该发明操作复杂，反应过程中还需经过析出成粉等处理。

发明内容

本发明旨在采用简单的聚合方法，提高聚酰亚胺薄膜的的断裂伸长率，通过有机碱、脱水剂和催化剂的共同作用，在保证薄膜的拉伸性能不下降的同时，大幅度提高其韧性，断裂伸长率最高可提高到4倍以上。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高断裂伸长率的聚酰亚胺膜的制备方法，包括如下步骤：由二酐和二胺反应制备聚酰胺酸溶液，然后加入有机碱与聚酰胺酸进行成盐反应，再加入脱水剂和催化剂进行化学亚胺化，最后经热亚胺化形成聚酰亚胺溶液，将聚酰亚胺溶液涂覆于支撑体上，烘干得到所述聚酰亚胺膜。

本发明设计的原理为：当聚酰胺酸前驱体的亚胺化程度提高到一定程度时，能够提高聚酰亚胺薄膜的机械性能并降低热膨胀系数。另外有机碱在聚酰亚胺薄膜热亚胺化阶段，起到了增塑的作用，当薄膜加热到一定温度时，有机碱能够挥发，但增塑效果得到了保留。