[發明專利]一種水/氧阻隔聚合物基復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710083615.9
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN106750438B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 張藝;張凱;余橋溪;許家瑞;池振國;劉四委
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/34;C08L79/08;C08G73/10
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 周端儀

1.一種水/氧阻隔聚合物基復合材料，其特征在于，由無機物層狀填料經與表面改性劑和插層劑反應后分散于聚合物基體材料中所構成，聚合物基體材料為含有酰胺鍵或羥基或羧基的有機聚合物，所述有機聚合物為二酐單體與含有酰胺鍵或羥基或羧基的二胺單體經聚合反應合成的聚酰亞胺材料，所述表面改性劑為KH-550或具有氨基基團可參與聚合反應的二胺單體；所述插層劑為包括十六烷基三甲基氯化銨，或十六烷基三甲基溴化銨，或十八烷基三甲基氯化銨，或十八烷基三甲基溴化銨的具有氨基基團可參與聚合反應的二胺單體的有機季銨鹽。

2.根據權利要求1所述的水/氧阻隔聚合物基復合材料，其特征在于，所述無機物層狀填料具有多種不同長徑比與片層間距，無機物層狀填料為蒙脫土、或石英、或云母、或石墨烯、或氮化硼無機物填料。

3.根據權利要求1所述的水/氧阻隔聚合物基復合材料，其特征在于，所述聚合物基體材料為由以下式(I)的二胺單體參與聚合反應所制備的聚酰亞胺材料，

H₂N-X-A-Y-NH₂

注：R、R”表示烷基鏈段；Ar、Ar’表示芳香鏈段。

4.一種如權利要求1所述的水/氧阻隔聚合物基復合材料的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)取無機物層狀填料與水攪拌制成懸浮液，靜置后取上層懸浮液離心得到小粒徑無機物層狀填料；

(2)插層處理：將小粒徑無機物層狀填料分散到插層劑中，充分反應后取反應沉淀物，洗滌后100℃干燥24h得到插層無機物層狀填料；

(3)將插層無機物層狀填料加入表面改性劑中，充分攪拌后過濾取沉淀物，烘干后得到經有機改性的插層無機物層狀填料；

(4)聚合物基體材料的預聚物的制備：取聚合物基體材料的預聚物單體，充分混合形成溶膠；

(5)在步驟(4)的溶膠中加入步驟(3)所得到的經有機改性的插層無機物層狀填料，超聲機械攪拌5h，得到混合溶膠；

(6)將步驟(5)所得到的混合溶膠布涂于所需制備的材料表面，得到水/氧阻隔層。

5.一種水/氧阻隔聚合物基復合薄膜，其特征在于：由上、中、下三層復合而成，中層為權利要求1～3任一所述的水/氧阻隔聚合物基復合材料，上層及下層為以二酐單體與不含酰胺鍵、不含羥基、不含羧基的二胺單體通過聚合反應而構成的聚酰亞胺，其中二酐單體為PMDA、BPDA、BTDA中的其中之一，不含酰胺鍵、不含羥基、不含羧基的二胺單體為ODA、SDA、BAPP中的其中之一。

6.制備權利要求5所述的水/氧阻隔聚合物基復合薄膜的方法，其特征在于包括以下步驟：

S1.制備聚合物表層所需的有機聚合物溶液并涂布或熔融加工形成薄膜，固化后獲得聚合物下表層；

S2.先按以下步驟制備如權利要求1所述的水/氧阻隔聚合物基復合材料的溶膠：

(1)取無機物層狀填料與水攪拌制成懸浮液，靜置后取上層懸浮液離心得到小粒徑無機物層狀填料；

(2)插層處理：將小粒徑無機物層狀填料分散到插層劑中，充分反應后取反應沉淀物，洗滌后100℃干燥24h得到插層無機物層狀填料；

(3)將插層無機物層狀填料加入表面改性劑中，充分攪拌后過濾取沉淀物，烘干研磨后得到經有機改性的插層無機物層狀填料；

(4)聚合物基體材料的預聚物的制備：取聚合物基體材料的預聚物單體，充分混合形成溶膠；

(5)在步驟(4)的溶膠中加入步驟(3)所得到的經有機改性的插層無機物層狀填料，超聲機械攪拌5h，得到水/氧阻隔聚合物基復合材料溶膠；

然后將水/氧阻隔聚合物基復合材料溶膠涂布于S1所制得的聚合物下表層的表面，固化后在聚合物下表層表面形成水/氧阻隔層；

S3.制備聚合物表層溶液并涂布于S2所制得的水/氧阻隔層表面，固化后在水/氧阻隔層表面形成聚合物上表層；

S4.將S3得到的復合薄膜進行熱處理，即制得水/氧阻隔聚合物基復合薄膜。

7.一種權利要求1～3任一所述的水/氧阻隔聚合物基復合材料在多層封裝結構上的應用。