[发明专利]一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本申请公开了一种聚酰亚胺膜及其制备方法，本申请通过分子设计将不对称结构和柔性基团引入到聚酰亚胺结构中。一方面聚合物主链的刚性苯环可以保持聚合物的耐热性能和机械性能，使其热分解温度均超过400℃，拉伸强度达到100MPa左右。另一方面不对称结构和柔性基团破坏了聚酰亚胺分子链的密堆积，降低了分子链之间的作用力，使得聚合物的玻璃化转变温度降低，溶解性提高，其玻璃化转变温度Tg均低于250℃，常温下可溶于DMF、DMAc等有机溶剂中。

技术领域

本申请涉及聚合物技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

芳香族聚酰亚胺是以芳香族杂环为高分子主链的聚酰亚胺材料，具有优异的性能，也是唯一商品化的芳杂环高分子材料。芳香型聚酰亚胺由于分子主链中含有大量的芳香族杂环,因此具有优异的耐热性,一般品种的耐热性超过500℃,有些品种可以超过600℃。同时,在液氮中仍可保持一定的力学强度。芳香族聚酰亚胺具有良好的机械性能，未填充的聚酰亚胺塑料抗张强度在100MPa以上。作为工程塑料,弹性模量通常为3～4GPa,纤维可达到200GPa；据理论计算,由均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达500GPa,仅次于碳纤维。并且由于真空条件下挥发份很低,可用于宇航材料。芳香族聚酰亚胺不仅具有良好的耐热性能,而且还具有优良的尺寸稳定性、氧化稳定性、耐化学药品腐蚀性、耐辐照性、良好的机械性能和介电性能。它还具有良好的生物相容性,可用来制造医疗器具及餐具,并且可经数千次消毒。血液相容性实验表明聚酰亚胺具有非溶血性且体外细胞毒性实验证明其无毒。但是芳香族聚酰亚胺结构中的芳香族杂环也导致聚酰亚胺难溶解，对于大多数有机溶剂难溶解；同时也导致聚合物难熔融，其的玻璃化转变温度一般都超过250℃。有些品种的玻璃化转变温度超过400℃。难熔融难溶解的缺陷对于材料的加工带来了巨大的困难。

申请内容

本申请提供一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法，能够使得聚酰亚胺膜的加工性能更好，具有更为广泛的应用前景。

本申请采用了下列技术方案：

本申请提供了一种聚酰亚胺膜，聚聚酰亚胺膜包括化学结构式如式1所示的聚合物：

式1中，n为聚合度数目；

Ar为下述结构中的任意一种：

R的化学结构式如式2所示，

式2中，Ar’为下述结构中的任意一种：

本申请的聚酰亚胺膜具体为一种可溶性含不对称结构的聚酰亚胺膜，聚酰亚胺膜通过聚合将不对称结构和柔性基团引入到聚酰亚胺主链中制得。即与传统的聚酰亚胺膜相比，不对称结构的聚酰亚胺膜的高分子主链化学键合了柔性基团且分子链对称结构和规整度被破坏。柔性基团可提高聚酰亚胺分子链的流动性,从而提高聚酰亚胺的溶解性、熔融性，降低聚合物的玻璃化转变温度。不对称结构使聚酰亚胺分子链段发生扭曲,减小或破坏了聚酰亚胺分子主链的共轭体系,可以有效地降低分子链段堆积的紧密程度,从而降低分子间作用力。

进一步地，聚酰亚胺膜由芳香二酐和含有对称结构、柔性基团的二胺单体制备而成。

本申请还提供了一种聚酰亚胺膜的制备方法，制备方法包括如下步骤：步骤1)在惰气氛围下，将含有对称结构、柔性基团的二胺完全溶于有机溶剂中，然后加入芳香二酐得到聚酰胺酸溶液。步骤2)将聚酰胺酸溶液涂敷于基板上、固化，完全环化、剥离、干燥得到聚酰亚胺膜。

本申请的制备方法制得的聚酰亚胺膜溶解性能良好，另外，本申请的制备方法简单成熟，可实现量产。