[发明专利]一种低表面能聚酰亚胺薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防爬行、自清洁材料的制备方法，确切的讲本发明涉及一种低表面能聚酰亚胺薄膜的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是一类具有优异综合性能的聚合物材料，广泛应用于许多领域。自上世纪六十年代美国杜邦公司产业化以来，由于聚酰亚胺优异的化学稳定性、耐热性和绝缘性，其作为耐热材料及电子封装材料在航空航天、微电子行业有着十分广泛的应用。

为了进一步拓展聚酰亚胺的应用，尤其作为基底材料在防污、抗污、防油爬行等方面的应用，在其优异综合性能的基础上还必须进行表面功能化以赋予其特殊的表面性质。但是，由于聚酰亚胺本身具有很好的化学及热稳定性，其表面功能化比较困难，这限制了它们在相关领域的进一步应用。为此，科研人员投入了很大的努力来开发表面功能化聚酰亚胺材料。对低表面能聚酰亚胺材料而言，通过等离子体聚合等技术在聚酰亚胺薄膜上制备低表面能涂层可以得到低表面能的聚酰亚胺薄膜（Langmuir 1999, 15, 3395; Chemical Materials 2000, 12, 2031; Advanced Materials 2002, 14, 426），但这些制备方法需要昂贵的专业设备且操作复杂。

发明内容

本发明提供了一种低表面能聚酰亚胺薄膜的制备方法，这种方法可以克服现有技术的不足，大大扩展了低表面能聚酰亚胺薄膜的制备方法。

本发明用含降冰片烯结构芳香二胺和芳香四酸二酐在室温下反应，涂膜、烘烤后得到聚酰亚胺薄膜，然后在Grubbs 催化剂催化下，通过表面引发开环易位聚合的方法引发降冰片烯的全氟烷基酯来制备低表面能的聚酰亚胺薄膜。

一种低表面能聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于该方法依次步骤为：

A用 2-(5-降冰片烯)基-二(对氨基苯基)甲烷和芳香四酸二酐在N-甲基吡咯烷酮中、氮气气氛下室温搅拌反应24~48h，得到的棕褐色的聚酰亚胺粘稠溶液；

B将粘稠的聚酰亚胺溶液在玻璃片涂膜，通过烘烤，得到聚酰亚胺薄膜；

C将聚酰亚胺薄膜放入Crubbs 钌卡宾络合物的二氯甲烷溶液，室温下浸泡20 min后，然后用二氯甲烷快速洗涤以洗去吸附在薄膜表面的Crubbs 钌卡宾催化剂，得到钌功能化的聚酰亚胺薄膜；

D 将钌功能化的聚酰亚胺薄膜放入5-降冰片烯-2-羧酸十五氟辛基甲酯的二氯甲烷溶液中，氩气保护下室温反应，取出后用二氯甲烷洗涤，70℃下烘烤处理，得到全氟烷基聚合物修饰的聚酰亚胺薄膜。

本发明步骤A中2-(5-降冰片烯)基-二(对氨基苯基)甲烷：芳香四酸二酐摩尔比为1∶1～1∶1.2的量加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中进行反应。

本发明步骤A中所用的芳香四酸二酐衍生物选用的是最为常见、价格便宜的4,4’-氧二邻苯二甲酸酐，3,3’4,4’-苯甲酮四酸二酐或4,4’-(六氟异丙基)二邻苯二甲酸酐。

本发明步骤B中制备聚酰亚胺薄膜其烘烤温度是在80~180℃下进行。

本发明其特征为步骤C中制备低表面能聚酰亚胺薄膜所用的催化剂为Crubbs 钌卡宾络合物，其浓度为1~5 mg/mL，溶剂为无水二氯甲烷。

本发明步骤D中制备低表面能聚酰亚胺薄膜所用的降冰片烯全氟烷基酯浓度为0.1 ~ 0.5 mol/L，溶剂为二氯甲烷或三氯甲烷。

本发明的方法操作容易，所用原料易得，合成成本也较低，适合于工业放大，且无需要任何昂贵的专业设备可以制备综合性能优异的低表面能聚酰亚胺。该方法制备的低表面能聚酰亚胺薄膜具有良好的成膜性、光学透明性和耐热性能。低表面能的聚酰亚胺薄膜可作防油爬行、防污以及自清洁材料使用。

具体实施方式

实施例1

聚酰亚胺薄膜的制备

在干燥并通有氮气的25ml的三口圆底烧瓶中依次加入0.2904g（0.001mol）含降冰片烯结构芳香二胺单体2-(5-降冰片烯)基-二(对氨基苯基)甲烷、0.3082g（0.001mol）4,4’-氧二邻苯二甲酸酐单体和3ml N-甲基吡咯烷酮，电磁搅拌溶解后，氮气保护下室温搅拌反应24h后，得到棕褐色聚酰亚胺粘稠溶液。将聚酰亚胺粘稠溶液涂在洁净玻璃表面，于烘箱中120℃烘烤1h，得到棕褐聚酰亚胺薄膜。

低表面能聚酰亚胺薄膜的制备