[发明专利]一种自增强聚酰亚胺薄膜的制备方法

说明书

本发明属于聚酰亚胺薄膜的制备技术领域，提供了一种自增强聚酰亚胺薄膜的制备方法，在聚酰胺酸PAA溶液中加入聚酰亚胺固体粉末，然后控制升温速率为5℃/min升温到300℃发生反应30min，诱导聚合物结晶，然后自然冷却制备出自增强聚酰亚胺薄膜。由于聚酰亚胺固体粉末具有结晶结构，添加到聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸（PAA）中，在制膜过程中，通过诱导聚合物结晶，借助于自身的较高分子量可使制品的力学性能提高，吸水性和热膨胀系数降低。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺薄膜的制备技术领域，具体涉及一种自增强聚酰亚胺薄膜的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)主链上含有酰亚胺环，是化学结构高度规整的聚合物，具有优良的化学稳定性、耐磨性、阻燃性、耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐辐射以及突出的力学性能和介电性能，因此广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。近年来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识。

研究发现，具有结晶结构的聚酰亚胺薄膜，相比于无定型结构的薄膜而言，其力学性能、耐热性能、耐溶剂性能更优异。

发明内容

本发明提供了一种自增强聚酰亚胺薄膜的制备方法。

本发明由如下技术方案实现的：一种自增强聚酰亚胺薄膜的制备方法，在聚酰胺酸PAA溶液中加入聚酰亚胺固体粉末，然后控制升温速率为5℃/min升温到300℃发生反应30min，诱导聚合物结晶，然后自然冷却制备出自增强聚酰亚胺薄膜。

具体步骤如下：

（1）4,4’-二氨基二苯醚ODA和N-甲基吡咯烷酮NMP混合，搅拌使ODA溶于NMP中，然后分三批加入均苯四甲酸二酐PMDA，冰浴下搅拌12h，得到10wt%固含量的PAA溶液；特性粘数分别为0.86dl/g、1.49dl/g、2.11dl/g；对应的分子量为3.29×10⁴，6.43×10⁴，9.83×10⁴；

（2）将上述三种不同特性粘数的PAA溶液用NMP稀释至5wt%；在N₂气氛，回流冷凝条件下，180℃搅拌3h，将沉析的固体真空抽滤去除NMP，用无水乙醇洗净，继续真空抽滤，置于烘箱中180℃下烘3h,研磨，得到三种不同分子量的PI粉末；三种PI粉末的理论分子量分别为3.06×10⁴，5.98×10⁴，9.14×10⁴；特性粘数更大的PAA溶液采用此法不能获得PI粉末；

（3）将三种分子量的PI粉末分别按0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%加入到特性粘数为2.11dl/g的聚酰胺酸溶液中，搅拌3h，制备成复合溶液，用150μm厚度的刮刀将其均匀涂覆在玻璃板上；

（4）将涂覆了溶液的玻璃板置于烘箱中以5℃/min升温速率升到300℃，停留30min，自然冷却，取出薄膜。

本发明中由于聚酰亚胺固体粉末具有结晶结构，添加到聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸（PAA）中，在制膜过程中，通过诱导聚合物结晶，可使制品的耐热性、刚性和尺寸稳定性得到提高，力学性能提高，吸水性和热膨胀系数降低。

附图说明

图1为不同分子量PI粉末SEM照片；图中：A为L-PI粉末；B为M-PI粉末；C为H-PI粉末；

图2为三种PI粉末的XRD图；

图3为PI/PI粉末复合薄膜XRD图；

图4为实验例2中不同PI粉末添加量的PI复合薄膜的XRD图；