[发明专利]一种导电聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电薄膜，具体涉及一种导电聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

耐高温、导电聚酰亚胺薄膜一直是人们争相研发的产品之一，它通常是通过在聚酰胺酸树脂溶液中添加导电填料实现的。如公开号为CN101698746A的中国发明专利，公开了一种导电聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一将导电纳米粒子放在有机溶剂中预先分散，步骤二是预先聚合聚酰胺酸树脂；步骤三是将纳米导电粒子与聚酰胺酸树脂经搅拌反应釜搅拌使导电纳米粒子均匀地分散在树脂中并参与聚合反应；步骤四是将聚酰胺酸树脂压入脱泡釜，脱去树脂中的气泡，步骤五是将聚酰胺酸树脂加以流涎成聚酰胺酸薄膜；步骤六是将聚酰胺酸薄膜进入亚胺炉进行亚胺化处理；步骤七是将薄膜进行展平、收卷，并进行分切处理。该发明中导电纳米粒子的添加量为整个导电聚酰亚胺薄膜的含量的5～50％，通过该发明所述方法制得的薄膜表面电阻为(60±8％)欧姆/平方英寸时，拉伸强度≥100MPa，断裂伸长率≥8％。

为了得到表面电阻小于100欧姆/平方英寸的导电聚酰亚胺薄膜，需要添加大量的导电填料如炭黑、金属粉末或者石墨到聚酰亚胺薄膜中，但是随之产生的问题是大量导电填料的添加使导电聚酰亚胺薄膜的机械性能急剧下降，从而限制导电聚酰亚胺薄膜的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不以损失薄膜的机械性能来提高其导电性能的导电聚酰亚胺薄膜及其制备方法。本发明所述的导电聚酰亚胺薄膜能够在具备良好导电性的同时也具备良好的机械性能。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的导电聚酰亚胺薄膜为三层结构，具体包括中间层聚酰亚胺薄膜，以及分别位于所述聚酰亚胺薄膜上表面和下表面上的两层导电层，所述的导电聚酰亚胺薄膜是由导电涂料印刷于所述聚酰亚胺薄膜的前驱体聚酰胺酸薄膜表面经亚胺化形成；其中：

构成所述聚酰胺酸薄膜的组分主要有均苯四甲酸二酐、4，4’-二氨基二苯基醚和N，N-二甲基乙酰胺；

构成所述导电涂料的组分为导电填料、聚酰胺酸树脂溶液和N，N-二甲基乙酰胺，其中导电填料占导电涂料重量的3～7％(重量)，聚酰胺酸树脂占导电涂料重量的5～15％(重量)；所述导电涂料的粘度为0.01～3万厘泊。

通过将导电涂料印刷到聚酰胺酸薄膜的两个表面制备出以聚酰亚胺薄膜为主体的三层结构，由于聚酰亚胺薄膜中不添加导电填料，因此该聚酰亚胺薄膜起到增强整个导电聚酰亚胺薄膜机械性能的作用，而在保证了导电聚酰亚胺薄膜机械性能的前提下，可以通过改变在聚酰亚胺薄膜表面上的导电层中导电填料的含量来调整整个导电聚酰亚胺薄膜的导电性。本发明所述导电聚酰亚胺薄膜在表面电阻为60欧姆/平方英寸时，拉伸强度≥150MPa，断裂伸长率≥30％。

上述技术方案中：

所述导电涂料的组成中，优选导电填料占导电涂料重量的3～5％(重量)，优选聚酰胺酸树脂占导电涂料重量的9～15％(重量)。所述构成导电涂料的组分聚酰胺酸树脂溶液(固相含量一般为10～30重量％)通过现有常规方法进行制备，具体可以是：按0.9～1.1∶1的摩尔比称取均苯四甲酸二酐和4，4’-二氨基二苯基醚，称取适量的N，N-二甲基乙酰胺，先取4，4’-二氨基二苯基醚溶于N，N-二甲基乙酰胺中，然后再加入均苯四甲酸二酐反应即得。

所述的均苯四甲酸二酐可以用3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)、3，3’，4，4’-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)、4，4’-氧联二邻苯二甲酸二酐(ODPA)、双(3，4-二羧基苯)亚砜二酐(DSDA)、1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐(6FDA)或双酚A二酐(BPADA)等其它二酐来代替；或者是用上述化合物的酸酯或酰氯衍生物来代替。

所述的4，4’-二氨基二苯基醚可以用2，2-双-(4-氨基苯基)丙烷、4，4’-二氨基二苯基甲烷、4，4’-二氨基二苯基砜、4，4’-二氨基二苯基醚(4，4’-ODA)、4，4’-二氨基二苯基硫醚、3，4’-二氨基二苯基醚(3，4’-ODA)、对苯二甲胺或间苯二甲胺等其它二胺来代替。

所述的N，N-二甲基乙酰胺可以用N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)或γ-丁内酯等其它溶剂来代替。

所述导电涂料的粘度优选为0.1～1万厘泊。

所述的导电填料为炭黑、石墨、碳纳米管、纳米金属金、纳米金属银或纳米金属铜。导电填料的粒径一般在5nm～5μm范围内。