納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法
【專利摘要】納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法。采用納米粒子對聚酰亞胺薄膜進行改性，能使薄膜的耐電暈性能顯著提高，但隨著納米粒子摻雜含量的不斷增加，聚酰亞胺薄膜的力學(xué)性能也隨之下降。本發(fā)明的方法包括如下步驟：（1）聯(lián)苯型聚酰胺酸的制備；（2）靜電紡絲法制備聚酰胺酸微孔膜；（3）納米粒子摻雜的均苯型聚酰胺酸的制備；（4）在微孔膜兩側(cè)涂覆納米粒子摻雜的聚酰胺酸；（5）對納米粒子/聚酰胺酸三層復(fù)合薄膜進行熱亞胺化。本發(fā)明公開了一種納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法。
【專利說明】
納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
聚酰亞胺薄膜是聚酰亞胺最早的商品之一，聚酰亞胺薄膜是目前耐熱性最好的有機薄膜，可在555°C短期內(nèi)保持其物理性能，長期使用溫度達200°C以上，主要用于電機的槽絕緣以及電線電纜的包覆材料。而且聚酰亞胺薄膜的電氣性能、耐輻射性能和耐火性能也十分突出，在航空航天工業(yè)、電子電氣工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮了非常重要的作用。但聚酰亞胺由于其本身是高分子聚合物，耐電暈性能較差，限制了其在高壓發(fā)電機、高壓電動機、脈寬調(diào)制供電的變頻電機等領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來，高新技術(shù)發(fā)展日新月異，納米粒子以其獨特的表面效應(yīng)引起了廣大科研人員的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，采用納米粒子對聚酰亞胺薄膜進行改性，能使薄膜的耐電暈性能顯著提高，但隨著納米粒子摻雜含量的不斷增加，聚酰亞胺薄膜的力學(xué)性能也隨之下降，因此如何在提高聚酰亞胺薄膜耐電暈性能的同時防止其力學(xué)性能的下降，成為擴展聚酰亞胺薄膜應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法。
[0004]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
一種納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，該方法包括如下步驟:
(1)聯(lián)苯型聚酰胺酸的制備；
(2)靜電紡絲法制備聚酰胺酸微孔膜；
(3)納米粒子摻雜的均苯型聚酰胺酸的制備；
(4)在微孔膜兩側(cè)涂覆納米粒子摻雜的聚酰胺酸；
(5)對納米粒子/聚酰胺酸三層復(fù)合薄膜進行熱亞胺化。
[0005]所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，所述的聯(lián)苯型聚酰胺酸的制備，取2.80g的4，4_二氨基二苯基醚倒入三口瓶，加入29.6ml N，N_二甲基乙酰胺，通入氮氣進行保護，在10°C冷水浴下攪拌I h，將4.23g的3，3’，4，4’_聯(lián)苯四甲酸二酐分批逐步加入到溶液中，加料時間控制在120min，待出現(xiàn)爬竿現(xiàn)象后繼續(xù)攪拌24小時，將透明的黃色粘稠狀的聚酰胺酸液體倒入小燒杯中密封備用。
[0006]所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，所述的靜電紡絲法制備聚酰胺酸微孔膜，取1ml所述的聯(lián)苯型聚酰胺酸液體于靜電紡絲裝置的注射栗中，調(diào)節(jié)紡絲電壓為10kV，注射速度為0.3ml/h，接收距離為15cm，紡絲5 h制得厚度為20μηι的聚酰胺酸微孔膜。
[0007]所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，所述的納米粒子摻雜的均苯型聚酰胺酸的制備，按照聚酰胺酸中固體質(zhì)量的不同比例向三口瓶中加入一定質(zhì)量的納米粒子顆粒，再加入34ml N，N-二甲基乙酰胺，通入氮氣進行保護，在10°C冷水浴下超聲攪拌I h，再取3g的4，4-二氨基二苯基醚倒入三口瓶，超聲攪拌Ih后，將3.28g的均苯四甲酸二酐分批逐步加入到溶液中，加料時間控制在120min，然后繼續(xù)攪拌24小時，將淺黃色粘稠狀的聚酰胺酸液體倒入小燒杯中密封備用。
[0008]所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，所述的在微孔膜兩側(cè)涂覆納米粒子摻雜的聚酰胺酸，采用自制鋪膜機在聚酰胺酸微孔膜兩側(cè)進行鋪膜，由微孔膜的孔隙率計算得出兩側(cè)所鋪膠液的具體厚度;在玻璃板上利用自制鋪膜機鋪一層30μπι納米粒子摻雜的所述的均苯型聚酰胺酸膠液，然后將利用靜電紡絲制得的所述的微孔膜鋪在該溶液上，待所述的微孔膜內(nèi)部微孔完全浸入膠液后，再利用鋪膜機在上面鋪一層15μπι納米粒子摻雜的所述的均苯型聚酰胺酸膠液并放置0.5h，使聚酰胺酸膠液充分浸入微孔膜，放入烘箱以備亞胺化。
[0009]所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，所述的對納米粒子/聚酰胺酸三層復(fù)合薄膜進行熱亞胺化，采用梯度升溫法，使聚酰胺酸發(fā)生脫水閉環(huán)以制備聚酰亞胺薄膜，其亞胺化的溫度與時間依次如下:1)80°C熱處理lh;2)120°C熱處理lh;3)150°C熱處理lh;4)200°C熱處理lh;5)250°C熱處理lh;6)300°C熱處理lh。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明將4，4-二氨基二苯基醚加入到N，N-二甲基乙酰胺中，在N2保護和10 °C冷水浴的條件下溶解后，分批加入3，3’，4，4’_聯(lián)苯四甲酸二酐，得到聯(lián)苯型聚酰胺酸紡絲液，并通過高壓靜電紡絲法制備聯(lián)苯型聚酰胺酸微孔膜，然后按一定比例將納米粒子加入到N，N-二甲基乙酰胺中，在N2保護和10°C冷水浴的條件下超聲攪拌分散均勻后加入4，4_二氨基二苯基醚，待其溶解后均苯四甲酸二酐，得到納米粒子摻雜的均苯型聚酰胺酸膠液，利用鋪膜機將其鋪在聯(lián)苯型聚酰亞胺微孔膜兩側(cè)，待膠液完全滲入微孔膜后，通過梯度升溫法進行熱亞胺化處理，得到聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜。
[0011]本發(fā)明涉及聯(lián)苯型聚酰胺酸微孔膜的制備、微孔膜兩側(cè)納米粒子摻雜的均苯型聚酰胺酸的涂覆以及三層復(fù)合薄膜的熱亞胺化工藝，在均苯型聚酰亞胺基體中引入力學(xué)性能和熱性能更好的聯(lián)苯型聚酰亞胺，有助于提高薄膜的力學(xué)和熱學(xué)性能，同時，由于聯(lián)苯型聚酰亞胺是以納米纖維的形式引入，因此利用均苯型聚酰亞胺膠液與聯(lián)苯型聚酰亞胺纖維之間界面的相互作用，對摻雜納米粒子的均苯型聚酰亞胺薄膜力學(xué)等性能進行改善，實現(xiàn)了在摻雜納米粒子提高聚酰亞胺薄膜耐電暈性能的同時提升其力學(xué)等性能。
[0012]【具體實施方式】:
實施例1:
一種納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，該方法包括如下步驟:
(1)聯(lián)苯型聚酰胺酸的制備；
(2)靜電紡絲法制備聚酰胺酸微孔膜；
(3)納米粒子摻雜的均苯型聚酰胺酸的制備；
(4)在微孔膜兩側(cè)涂覆納米粒子摻雜的聚酰胺酸；
(5)對納米粒子/聚酰胺酸三層復(fù)合薄膜進行熱亞胺化。
[0013]實施例2:
根據(jù)實施例1所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，所述的聯(lián)苯型聚酰胺酸的制備，取2.80g的4，4-二氨基二苯基醚倒入三口瓶，加入29.6ml N，N-二甲基乙酰胺，通入氮氣進行保護，在10°C冷水浴下攪拌I h，將4.23g的3，3’，4，4’_聯(lián)苯四甲酸二酐分批逐步加入到溶液中，加料時間控制在120min，待出現(xiàn)爬竿現(xiàn)象后繼續(xù)攪拌24小時，將透明的黃色粘稠狀的聚酰胺酸液體倒入小燒杯中密封備用。
[0014]實施例3:
根據(jù)實施例1或2所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，所述的靜電紡絲法制備聚酰胺酸微孔膜，取1ml所述的聯(lián)苯型聚酰胺酸液體于靜電紡絲裝置的注射栗中，調(diào)節(jié)紡絲電壓為10kV，注射速度為0.3ml/h，接收距離為15cm，紡絲5 h制得厚度為20μπι的聚酰胺酸微孔膜。
[0015]實施例4:
根據(jù)實施例1或2或3所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，所述的納米粒子摻雜的均苯型聚酰胺酸的制備，按照聚酰胺酸中固體質(zhì)量的不同比例向三口瓶中加入一定質(zhì)量的納米粒子顆粒，再加入34ml N，N-二甲基乙酰胺，通入氮氣進行保護，在10°C冷水浴下超聲攪拌I h，再取3g的4，4-二氨基二苯基醚倒入三口瓶，超聲攪拌Ih后，將3.28g的均苯四甲酸二酐分批逐步加入到溶液中，加料時間控制在120min，然后繼續(xù)攪拌24小時，將淺黃色粘稠狀的聚酰胺酸液體倒入小燒杯中密封備用。
[0016]實施例5:
根據(jù)實施例1或2或3或4所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，所述的在微孔膜兩側(cè)涂覆納米粒子摻雜的聚酰胺酸，采用自制鋪膜機在聚酰胺酸微孔膜兩側(cè)進行鋪膜，由微孔膜的孔隙率計算得出兩側(cè)所鋪膠液的具體厚度;在玻璃板上利用自制鋪膜機鋪一層30μπι納米粒子摻雜的所述的均苯型聚酰胺酸膠液，然后將利用靜電紡絲制得的所述的微孔膜鋪在該溶液上，待所述的微孔膜內(nèi)部微孔完全浸入膠液后，再利用鋪膜機在上面鋪一層15μπι納米粒子摻雜的所述的均苯型聚酰胺酸膠液并放置0.5h，使聚酰胺酸膠液充分浸入微孔膜，放入烘箱以備亞胺化。
[0017]實施例6:
根據(jù)實施例1或2或3或4或5所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，所述的對納米粒子/聚酰胺酸三層復(fù)合薄膜進行熱亞胺化，采用梯度升溫法，使聚酰胺酸發(fā)生脫水閉環(huán)以制備聚酰亞胺薄膜，其亞胺化的溫度與時間依次如下:1)80°C熱處理lh;2)120°C熱處理lh;3)150°C熱處理lh;4)200°C熱處理lh;5)250°C熱處理lh;6)300°C熱處理lh。
【主權(quán)項】
1.一種納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，其特征是:該方法包括如下步驟: (I)聯(lián)苯型聚酰胺酸的制備； (2 )靜電紡絲法制備聚酰胺酸微孔膜； (3)納米粒子摻雜的均苯型聚酰胺酸的制備； (4)在微孔膜兩側(cè)涂覆納米粒子摻雜的聚酰胺酸； (5)對納米粒子/聚酰胺酸三層復(fù)合薄膜進行熱亞胺化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，其特征是:所述的聯(lián)苯型聚酰胺酸的制備，取2.SOg的4，4-二氨基二苯基醚倒入三口瓶，加入29.6mlN，N-二甲基乙酰胺，通入氮氣進行保護，在1 °C冷水浴下攪拌I h，將4.23g的3，3 ’，4，4 ’ -聯(lián)苯四甲酸二酐分批逐步加入到溶液中，加料時間控制在120min，待出現(xiàn)爬竿現(xiàn)象后繼續(xù)攪拌24小時，將透明的黃色粘稠狀的聚酰胺酸液體倒入小燒杯中密封備用。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，其特征是:所述的靜電紡絲法制備聚酰胺酸微孔膜，取1ml所述的聯(lián)苯型聚酰胺酸液體于靜電紡絲裝置的注射栗中，調(diào)節(jié)紡絲電壓為10kV，注射速度為0.3ml/h，接收距離為15cm，紡絲5 h制得厚度為20μπι的聚酰胺酸微孔膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，其特征是:所述的納米粒子摻雜的均苯型聚酰胺酸的制備，按照聚酰胺酸中固體質(zhì)量的不同比例向三口瓶中加入一定質(zhì)量的納米粒子顆粒，再加入34ml N，N-二甲基乙酰胺，通入氮氣進行保護，在10°C冷水浴下超聲攪拌I h，再取3g的4，4-二氨基二苯基醚倒入三口瓶，超聲攪拌Ih后，將3.28g的均苯四甲酸二酐分批逐步加入到溶液中，加料時間控制在120min，然后繼續(xù)攪拌24小時，將淺黃色粘稠狀的聚酰胺酸液體倒入小燒杯中密封備用。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，其特征是:所述的在微孔膜兩側(cè)涂覆納米粒子摻雜的聚酰胺酸，采用自制鋪膜機在聚酰胺酸微孔膜兩側(cè)進行鋪膜，由微孔膜的孔隙率計算得出兩側(cè)所鋪膠液的具體厚度;在玻璃板上利用自制鋪膜機鋪一層30μπι納米粒子摻雜的所述的均苯型聚酰胺酸膠液，然后將利用靜電紡絲制得的所述的微孔膜鋪在該溶液上，待所述的微孔膜內(nèi)部微孔完全浸入膠液后，再利用鋪膜機在上面鋪一層15μπι納米粒子摻雜的所述的均苯型聚酰胺酸膠液并放置0.5h，使聚酰胺酸膠液充分浸入微孔膜，放入烘箱以備亞胺化。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的納米粒子/聚酰亞胺三層復(fù)合薄膜制備的新方法，其特征是:所述的對納米粒子/聚酰胺酸三層復(fù)合薄膜進行熱亞胺化，采用梯度升溫法，使聚酰胺酸發(fā)生脫水閉環(huán)以制備聚酰亞胺薄膜，其亞胺化的溫度與時間依次如下:1)80°C熱處理lh;2)120°C熱處理lh;3)150°C熱處理lh;4)200°C熱處理lh;5)250°C熱處理lh;6)300°C熱處理lh。
【文檔編號】D01D5/00GK106084271SQ201610549372
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月13日
【發(fā)明人】鞏桂芬, 王磊
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)