[發(fā)明專利]納米累脫石/聚酰亞胺薄膜的化學(xué)亞胺化制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910023118.5
• 申請(qǐng)日: 2009-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN101597380A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈小紅;翟瑞青;張永俠;李林遠(yuǎn);高建賓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安航天三沃化學(xué)有限公司
• 主分類號(hào): C08J5/18
• 分類號(hào): C08J5/18;C08L79/08;C08K9/04
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心
• 代理人: 張問芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及高分子材料聚酰亞胺的改性，具體是一種納米累脫石/聚酰亞胺薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

聚酰亞胺薄膜以其優(yōu)良的電氣性能、阻燃性能、耐高溫和耐輻射等多種優(yōu)異性能而作為高性能絕緣材料被廣泛應(yīng)用于電子電氣領(lǐng)域，是其它塑料薄膜如尼龍薄膜、聚酯薄膜、聚丙烯薄膜和聚乙烯薄膜等無法比擬的。隨著微電子技術(shù)向小型化、折疊便攜化，電氣技術(shù)向高壓和超高壓化發(fā)展以及變頻節(jié)能等技術(shù)的發(fā)展和普及，占據(jù)絕緣重要地位的聚酰亞胺薄膜材料在不同領(lǐng)域?qū)λ鼜牟煌瑐?cè)面提出了新的性能要求，促使聚酰亞胺薄膜向高性能及功能化方向發(fā)展。

現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展對(duì)高分子材料性能的要求越來越高并日趨多樣化，單一的均聚物和共聚物往往難以滿足不同的要求，在聚酰亞胺基體中引入功能性無機(jī)納米粒子，可賦予聚酰亞胺薄膜新的功能，獲得獨(dú)特的電磁學(xué)和熱學(xué)性能，如不同的電、磁特性和導(dǎo)熱系數(shù)等，以適應(yīng)特殊環(huán)境下對(duì)薄膜功能性的要求。聚酰亞胺納米復(fù)合材料研究已成為該領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。常用的納米粒子有粘土、SiO₂、鈦酸鋇等。

其中，廉價(jià)的、具有層間水合陽離子的天然硅酸鹽粘土具有較高寬厚比，其層間的水合陽離子可與有機(jī)極性分子、有機(jī)陽離子等發(fā)生陽離子交換反應(yīng)，得到易與聚合物插層的親油性片層狀改性硅酸鹽，這種片層狀納米材料已經(jīng)成為目前高聚物改性研究領(lǐng)域使用的重要改性劑。得到的插層或解離型粘土納米/聚合物復(fù)合材料，可表現(xiàn)出高的機(jī)械性能、耐熱性，良好的阻燃性和阻隔性等。

已經(jīng)用于聚酰亞胺改性的納米粘土有蒙脫土、云母。如在專利文獻(xiàn)(CN1101415)中曾采用甲醇和四氫呋喃混合溶劑溶解二胺，制備聚酰亞胺酸，再添加蒙脫土混合均勻，制備了厚度為75μm的聚酰亞胺膜。隨著電子應(yīng)用領(lǐng)域向輕薄的方向發(fā)展，25μm以下的聚酰亞胺薄膜應(yīng)用最廣泛，但是制備這種厚度的薄膜是工業(yè)化制備中的技術(shù)難點(diǎn)。

此外，在納米粘土/聚酰亞胺復(fù)合材料的研究中僅限于熱亞胺化方法成膜，所謂熱壓胺化制備聚酰亞胺薄膜是通過高溫實(shí)現(xiàn)聚酰胺酸亞胺化的方法。熱亞胺化方法成膜能源消耗大，制備的聚酰亞胺薄膜的其力學(xué)性能較差。而用化學(xué)亞胺化制備納米粘土/聚酰亞胺復(fù)合材料的研究尚未見報(bào)道。

累托石(REC)是一種具有1∶1類蒙皂石與類云母間層結(jié)構(gòu)的粘土礦物，其層間含有可交換的水合陽離子，層間距為2nm左右。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)組成使其既繼承了蒙脫土(MMT)的吸水膨脹性、陽離子交換性，又具有較大的層間域，成為為數(shù)不多的易于在水中解離的又一種粘土礦物。通過合適的有機(jī)改性，可形成與聚合物有良好相容性的有機(jī)粘土，這種有機(jī)粘土已經(jīng)廣泛的用于聚烯烴類、聚氨酯類的性能改善。然而關(guān)于累脫石/聚酰亞胺納米復(fù)合材料的研究尚未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：提供一種納米累脫石/聚酰亞胺薄膜的化學(xué)亞胺化生產(chǎn)工藝方法。克服現(xiàn)有技術(shù)中納米粘土分散性差，熱亞胺化成膜性能不穩(wěn)定的不足。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：采用雙子類表面改性劑對(duì)累脫石進(jìn)行有機(jī)改性，使有機(jī)累脫石的層間域更寬，解離效果更好，更易形成聚酰亞胺/納米累脫石插層復(fù)合物；采用原位聚合添加納米粒子的方法解決粘土在聚合物中分散性差，難以形成納米結(jié)構(gòu)的問題；采用化學(xué)亞胺化工藝制備聚酰亞胺納米復(fù)合材料，其成膜性能更優(yōu)。本發(fā)明的納米累脫石/聚酰亞胺薄膜的化學(xué)亞胺化制備方法，包括如下工序：

(1)制備有機(jī)改性納米累脫石的工序?qū)⒗勖撌谌ルx子水中浸泡得到累脫石漿料，加入有機(jī)改性劑，在60-90℃下，攪拌反應(yīng)9-10小時(shí)，抽濾烘干得到有機(jī)改性的納米累脫石；

(2)制備納米累脫石/聚酰亞胺酸混合溶液的工序在N，N-二甲基甲酰胺中，加入有機(jī)改性納米累脫石，高速攪拌下加入二胺化合物，待二胺化合物全部溶解，有機(jī)粘土均勻分散，分次加入二酐化合物，持續(xù)攪拌反應(yīng)進(jìn)行3-4小時(shí)，制得納米累脫石/聚酰亞胺酸混合溶液；

(3)化學(xué)亞胺化工序在納米累脫石/聚酰亞胺酸混合溶液中加入化脫水劑和催化劑，快速攪拌1分鐘對(duì)混合溶液化學(xué)亞胺化；

(4)納米累脫石/聚酰亞胺成膜工序?qū)⒅苽涞臉渲芤毫餮拥江h(huán)形鋼帶上，加熱干躁，得到納米累脫石/聚酰亞胺復(fù)合薄膜。

本發(fā)明在進(jìn)行納米累脫石/聚酰亞胺薄膜的化學(xué)亞胺化制備的各工序所用各組份材料的質(zhì)量份數(shù)的配比為：

納米累脫石????????????????????????1-5份[I-2]

二胺化合物????????????????????????5-15份[9]