一種聚酰亞胺薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)合成領(lǐng)域，尤其涉及一種聚酰亞胺薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚酰亞胺是美國六十年代初期開發(fā)的一種耐高溫絕緣材料，在-200~400°C范圍 內(nèi)，均具有優(yōu)異的機(jī)械性能、介電性能、耐化學(xué)腐蝕性能和耐輻射性能，目前已廣泛應(yīng)用于 航空航天、電機(jī)、運(yùn)輸工具、常規(guī)武器、儀表和通訊等現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域。
[0003] 聚酰亞胺薄膜傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法采用熱亞胺化法：第一步，合成聚酰胺酸（PAA)，第 二步，將聚酰胺酸預(yù)聚體涂膜并在高溫下進(jìn)行亞胺化，最終得到聚酰亞胺薄膜。這種工藝的 優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備成本低，工藝相對簡單，但是也存在致命的缺點(diǎn)：亞胺化程度不夠，導(dǎo)致薄膜 綜合性能差。這是由于聚酰胺酸的熱酰亞胺化工藝要求400°C以上的亞胺化溫度，3~5m/ min的亞胺化速度，這兩者在工藝上是無法同時滿足的。當(dāng)車速控制在3~5m/min，溫度必 須控制在380°C以內(nèi)，否則會導(dǎo)致薄膜在亞胺爐內(nèi)的停留時間過長，薄膜韌性急劇下降；為 了避免韌性急劇下降，將亞胺化溫度控制在400°C以上，只能將車速提高至15m/min以上， 此時亞胺化時間過短，聚酰胺酸無法充分亞胺化，性能也無法滿足要求。
[0004] 化學(xué)亞胺化工藝的出現(xiàn)，就很好的解決了這個問題，使用這種工藝的聚酰胺酸亞 胺化速率是熱亞胺化工藝的5倍以上，可以實現(xiàn)在超過400°C的條件下完全亞胺化，同時薄 膜韌性不會降低。公開號為CN102120825A的中國專利公開了一種化學(xué)亞胺法制備的聚酰 亞胺薄膜，但是該專利制備的聚酰亞胺薄膜化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，長時間儲存容易產(chǎn)生凝膠而 引起管道堵塞，不利于聚酰亞胺薄膜的生產(chǎn)和存儲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種聚酰亞胺薄膜及其制備方法，本發(fā)明提供的聚酰亞胺 薄膜具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，延長了聚酰亞胺薄膜的儲存時間。
[0006] 本發(fā)明提供一種聚酰亞胺薄膜，由混合物經(jīng)亞胺化得到；
[0007] 所述混合物包括以下重量份的組分：
[0008] 聚酰胺酸溶液：90~120份；封端劑：0. 01~2份；脫水劑1~10份；促進(jìn)劑1~ 5份。
[0009] 優(yōu)選的，所述封端劑包括鄰苯二甲酸酐、4-苯乙炔苯酐、苯胺和4-苯乙炔基苯胺 中的一種或幾種。
[0010] 優(yōu)選的，所述封端劑的重量份數(shù)為〇. 1~1. 8份。
[0011] 優(yōu)選的，所述聚酰胺酸溶液的粘度為180000cP~230000cP ;
[0012] 所述聚酰胺酸溶液的重量份數(shù)為95~110份。
[0013] 優(yōu)選的，以重量份數(shù)計，所述聚酰胺酸溶液包括15~25份的聚酰胺酸和75~95 份的極性溶劑。
[0014] 優(yōu)選的，所述脫水劑的重量份數(shù)為2~9份；
[0015] 所述促進(jìn)劑的重量份數(shù)為2~4份。
[0016] 本發(fā)明提供一種聚酰亞胺薄膜的制備方法，包括以下步驟：
[0017] A)以重量份數(shù)計，將90~120份的聚酰胺酸溶液、0. 01~2份的封端劑、1~10 份的脫水劑和1~5份的促進(jìn)劑混合，得到混合物；
[0018] B)將所述步驟A)得到的混合物進(jìn)行亞胺化，得到聚酰亞胺薄膜。
[0019] 優(yōu)選的，所述步驟B)中亞胺化的溫度為150~450°C ;
[0020] 所述亞胺化的時間為5~15分鐘。
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟A)具體包括以下步驟：
[0022] A1)以重量份數(shù)計，將90~120份的聚酰胺酸溶液和0. 01~2份的封端劑混合， 得到聚酰胺酸混合溶液；
[0023] A2)以重量份數(shù)計，將1~10份的脫水劑、1~5份的促進(jìn)劑和所述步驟A1)得到 的聚酰胺酸混合溶液混合，得到混合物。
[0024] 優(yōu)選的，所述步驟A2)中混合的溫度為-20~5°C。
[0025] 本發(fā)明提供了一種聚酰亞胺薄膜，由混合物經(jīng)亞胺化得到；所述混合物包括以下 重量份的組分：聚酰胺酸溶液：90~120份；封端劑：0. 01~2份；脫水劑1~10份；促進(jìn)劑 1~5份。本發(fā)明在聚酰胺酸溶液中添加了封端劑，對聚酰胺酸大分子鏈進(jìn)行封端，改善了 聚酰亞胺薄膜的化學(xué)穩(wěn)定性，延長了薄膜的儲存時間，避免了因為在生產(chǎn)過程中時間過長， 聚酰胺酸分子量和粘度持續(xù)升高產(chǎn)生凝膠而引起管道堵塞，這對于批量化生產(chǎn)具有極其重 要的意義。本發(fā)明還提供了一種聚酰亞胺薄膜的制備方法，本發(fā)明提供的制備方法將促進(jìn) 劑和脫水劑直接與聚酰胺酸溶液混合，得到的混合物可以直接進(jìn)行亞胺化，并且采用化學(xué) 亞胺化工藝，工藝簡單，縮短亞胺化時間，提高了生產(chǎn)效率。
【具體實施方式】
[0026] 本發(fā)明提供了一種聚酰亞胺薄膜，由混合物經(jīng)亞胺化得到；所述混合物包括以下 重量份的組分：聚酰胺酸溶液：90~120份；封端劑：0. 01~2份；脫水劑1~10份；促進(jìn) 劑1~5份。
[0027] 本發(fā)明提供的聚酰亞胺薄膜具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，從而延長了聚酰亞胺薄膜的 儲存時間。
[0028] 在本發(fā)明中，所述聚酰亞胺薄膜的厚度優(yōu)選為20~30 μ m，更優(yōu)選為25 μ m。
[0029] 本發(fā)明提供的聚酰亞胺薄膜由混合物經(jīng)亞胺化得到，所述混合物包括聚酰胺酸溶 液，所述聚酰胺酸溶液的重量份數(shù)為90~120份，優(yōu)選為95~110份，最優(yōu)選為100~ 105份；所述聚酰胺酸溶液的粘度優(yōu)選為180000cP~230000cP，更優(yōu)選為185000cP~ 225000cP，最優(yōu)選為190000cP~220000cP。所述聚酰胺酸溶液包括聚酰胺酸和極性溶劑， 所述聚酰胺酸的重量份數(shù)優(yōu)選為15~20份，更優(yōu)選為18~22份，最優(yōu)選為19~21份； 所述極性溶劑優(yōu)選為N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和二甲苯中 的一種或幾種，更優(yōu)選為N-甲基吡咯烷酮和/或N，N-二甲基甲酰胺；所述極性溶劑的重量 份數(shù)優(yōu)選為75~95份，更優(yōu)選為80~90份。本發(fā)明對所述極性溶劑的來源沒有特殊的 限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的所述極性溶劑即可。
[0030] 本發(fā)明對所述聚酰胺酸溶液的來源沒有特殊的限制，可采用所述聚酰胺酸溶液的 市售商品，在本發(fā)明中，所述聚酰胺酸溶液優(yōu)選按照以下步驟制備得到：
[0031] 將二酐、二胺和極性溶劑混合，進(jìn)行反應(yīng)，得到聚酰胺酸溶液。
[0032] 本發(fā)明將二酐和二胺在極性溶劑中混合，進(jìn)行反應(yīng)，得到聚酰胺酸。在本發(fā)明 中，所述二酐優(yōu)選為均苯四甲酸二酐（PMDA)、3,3'，4,4'-聯(lián)苯四羧酸二酐（BPDA)、 3,3'，4，f -二苯甲酮四羧酸二酐（BTDA)和雙酚A二酐（BPADA)中的一種或幾種，更優(yōu) 選為苯四甲酸二酐（PMDA)和/或3, 3'，4, 4'-聯(lián)苯四羧酸二酐（BPDA);所述二胺優(yōu)選 為 4, 4'-二氨基二苯醚（4, 4-0DA)、3, 4-二氨基二苯醚（3, 4-0DA)、4, 4'-二氨基二苯硫 醚、4, 4'-二氨基二苯基甲烷、對苯二胺、3, 3'-二氨基二苯基砜和4, 4'-二氨基二苯 基砜中的一種或幾種，更優(yōu)選為4，f -二氨基二苯醚（4,4' -0DA)、3,4-二氨基二苯醚 (3, 4-0DA)和4, V -二氨基二苯基砜中的一種或幾種；所述二胺和二酐的摩爾比優(yōu)選為 1 : (0. 5~2)，更優(yōu)選為1 : (1~1. 5)。本發(fā)明對所述二胺和二酐的來源沒有特殊的限制， 可采用所述二酐和二胺的市售商品