[发明专利]一种长链尼龙与缩二脲的共聚物的薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及介电功能长链共聚聚酰胺的合成技术，具体涉及一种长链尼龙与缩二脲的共聚物的薄膜及其制备方法，该尼龙薄膜在制备过程中主要包括缩二脲的封端、尼龙盐的制备、缩聚反应和热压成型四个步骤。本发明通过将端基活化的缩二脲与尼龙11的单体氨基十一酸共聚，在尼龙11中引入缩二脲链段，增加其偶极子密度，提高其介电性能；同时缩二脲的引入使其链规整性被破坏，改变了其结晶性能。本发明可以制备一种新型尼龙共聚物，其薄膜具备优异的介电性能，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及介电功能长链共聚聚酰胺的合成技术，具体涉及一种新型具有良好介电功能的尼龙薄膜及其制备方法。

背景技术

在电子行业中高能量密度的储能电子器件仍然主要是由陶瓷类材料制成，但存在着易碎、密度大和耐久性差等缺点，限制了其应用范围。而聚合物具有良好的柔韧性，加工温度较低，但介电常数较低。目前主要通过聚合物/陶瓷复合体系，充分发挥二者的优势，但二者相容性差带来的击穿强度急剧下降等问题严重阻碍了它的发展与应用。

自1980年Newman等首次观测到尼龙11的特殊的介电性和压电性，奇数尼龙表现出的一系列综合性能使其成为最具潜力的电功能聚合物之一。在众多奇数尼龙中，PA11由于其高温电功能效应稳定，成膜性好，且易于通过共聚调控结构，具有十分广泛的应用前景。但PA11在实际应用中存在介电常数有待进一步提高，介电损耗较大的问题。因此，制备出一种介电常数较高，介电损耗较低的共聚尼龙具有十分重要的意义。同时，作为尿素生产的副产物，缩二脲用于制备功能尼龙也拓宽了其应用领域。

发明内容

针对上述问题，本发明采用偶极子密度较高的缩二脲与氨基十一酸共聚，增加了了其偶极子密度，提高了其介电性能；同时破坏了其链规整性，使其结晶结构有所改变。同时，作为尿素生产的副产物，缩二脲用于制备功能尼龙也拓宽了其应用领域。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种长链尼龙与缩二脲的共聚物的薄膜，在传统尼龙中引入偶极子密度更高的缩脲基团；其中，缩二脲的摩尔分数为0.1-0.5，氨基十一酸的摩尔分数为0.9-0.5。

优选的，所述缩二脲通过羧基封端的方式进行端基活化。

优选的，所述端基活化缩二脲的结构为：

优选的，一种透明电功能尼龙薄膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将摩尔比为1:3的缩二脲和十一烷二酸加入到盛有溶剂的四氟乙烯杯中，在氮气保护的条件下于高压釜中进行封端反应，经分离得到端基活化缩二脲；

步骤2：将摩尔比为1:1～1.05的端基活化缩二脲与癸二胺进行成盐反应，得到尼龙10-BU盐；

步骤3：将氨基十一酸和10-BU盐按照设定比例加入到高压釜中，进行预缩聚反应，得到预聚物；其中搅拌转速设定为30-300r/min。

步骤4：将步骤3得到的预聚物，升温、抽真空，继续进行熔融缩聚，并及时抽出产生的小分子副产物H2O，提高聚合物分子量。

步骤5：将步骤4得到的共聚聚酰胺进行热压成型，制得共聚尼龙薄膜。薄膜厚度控制在20-40um。

优选的，步骤1中的封端反应均以水作为溶剂，反应温度为170-180℃反应1-3h以后，再于200-210℃反应3-6h。

优选的，步骤2中的成盐反应均以水作为溶剂，反应温度为70-90℃，反应结束后的pH值为7.2。

优选的，步骤3中，将步骤2得到的尼龙10-BU盐、氨基十一酸和水一起加入到聚合反应釜中进行预缩聚反应时，加入水的质量为尼龙10-BU盐和氨基十一酸总质量的0.5-2倍，加入的尼龙10-BU盐摩尔量为尼龙10-BU盐和氨基十一酸总摩尔量的10-50％。