[發(fā)明專利]一種高模量有機(jī)無(wú)機(jī)雜化聚酰亞胺膜及其制備和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710479897.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107129681A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周浪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫創(chuàng)彩光學(xué)材料有限公司
• 主分類號(hào): C08L79/08
• 分類號(hào): C08L79/08;C08K9/00;C08K3/22;C08K3/36;C08K3/32;C08J5/18;C08G73/10
• 代理公司: 無(wú)錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32104
• 代理人: 殷紅梅,張仕婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高模量有機(jī)無(wú)機(jī)雜化聚酰亞胺膜及其制備和應(yīng)用，具體涉及有機(jī)無(wú)機(jī)雜化聚合物材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

有機(jī)聚合物材料相對(duì)于無(wú)機(jī)材料相比，具有良好的加工性、更好的耐化學(xué)品性能、更佳的介電性能，但是熱膨脹系數(shù)較大。而無(wú)機(jī)材料具有優(yōu)異的耐熱性、穩(wěn)定性、但卻成型困難。有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料利用無(wú)機(jī)納米粒子在納米尺度進(jìn)行復(fù)合，是目前光電材料領(lǐng)域最為有效的方法和手段。

聚酰亞胺材料作為高性能芳香族高分子，可作為塑料、薄膜、溶液等各種應(yīng)用范圍，其具有在優(yōu)異的高低溫穩(wěn)定性，呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理、化學(xué)性能、以及電性能，是航空航天、微電子等領(lǐng)域的核心材料。

近年來(lái)，隨著智能手機(jī)、平板電腦的薄型化，高運(yùn)算能力、高存儲(chǔ)能力，對(duì)于聚酰亞胺薄膜材料的要求越來(lái)越高，諸如，更高的模量、更低的收縮、更優(yōu)異的三維尺寸穩(wěn)定性，更優(yōu)異的導(dǎo)熱性能等。而這些性能的獲得均依靠無(wú)機(jī)納米材料對(duì)有機(jī)材料的復(fù)合、改性等。

中國(guó)專利CN201210246270.1提供了一種通過(guò)物理研磨，實(shí)現(xiàn)納米粒子與有機(jī)丙烯酸酯類聚合物的復(fù)合，但是聚酰胺酸為熱敏感聚合物，大量的研磨粒子的撞擊容易使分子鏈發(fā)生多次副反應(yīng)，破壞聚合物的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

中國(guó)專利CN101289542B提供了一種采用球形粉體二氧化硅與聚酰亞胺本體聚合改性的方法，同樣該方法存在聚酰胺酸溶液粘度較大，高粘度狀態(tài)下，物理分散的方法無(wú)法解決納米粒子團(tuán)聚嚴(yán)重的缺陷。使得制備得到的二氧化硅復(fù)合聚酰亞胺薄膜，無(wú)機(jī)粒子尺度大，分散尺度不佳，極大的損傷制品的性能。

中國(guó)專利CN101407590B提供了一種高模量、低熱膨脹系數(shù)的熱固性聚酰亞胺雜化薄膜的制備方法，但由于聚酰胺酸溶液粘度較大，引入微量的正硅酸乙酯、水、硅烷偶聯(lián)劑，分散困難，同時(shí)水分子會(huì)引起聚酰胺酸分子鏈發(fā)生多次副反應(yīng)，使得固化后的聚酰亞胺雜化材料性能無(wú)法達(dá)到最優(yōu)化。

中國(guó)專利CN102066252B提供了一種有機(jī)溶劑分散二氧化硅溶膠、二羧酸酐分散二氧化硅溶膠的方法，該發(fā)明的膠體二氧化硅粒子穩(wěn)定分散在有機(jī)化合物中，不會(huì)由于其表面固體酸的作用而造成有機(jī)化合物的分解、著色等。

因此，存在一種簡(jiǎn)便的、無(wú)機(jī)納米粒子與聚合物有效復(fù)合的雜化材料制備方法的需要，相對(duì)于聚合物它們具有高模量、低收縮、更優(yōu)異的耐熱、耐化學(xué)品性能、電性能等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種高模量有機(jī)無(wú)機(jī)雜化聚酰亞胺膜及其制備和應(yīng)用，尤其涉及用溶劑型無(wú)機(jī)納米粒子溶液對(duì)有機(jī)聚合物進(jìn)行雜化改性的方法，從而提供一種高模量、低收縮、化學(xué)性能、電性能優(yōu)異的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化聚合物材料。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種高模量有機(jī)無(wú)機(jī)雜化聚酰亞胺膜，按質(zhì)量百分比計(jì)，具體為一種分散有0.1％～60％的無(wú)機(jī)納米粒子的聚合物膜，其具有高模量、低收縮、優(yōu)異的物理與化學(xué)性能。具體為大于5Gpa的拉伸彈性模量。

進(jìn)一步的，所述無(wú)機(jī)納米粒子具體為納米二氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋯、納米氧化鈰、納米氧化鋅、納米氧化鈦、納米磷酸鈣、納米磷酸氫鈣和納米碳酸鈣中的一種或幾種物質(zhì)的混合物。

進(jìn)一步的，所述無(wú)機(jī)納米粒子的粒徑為10～999nm之間。

進(jìn)一步的，所述無(wú)機(jī)納米粒子為溶劑型無(wú)機(jī)納米粒子，具體為分散液形式，其分散穩(wěn)定、不沉降、易于添加。

進(jìn)一步的，所述無(wú)機(jī)納米粒子的粒徑為10～100nm之間。

按質(zhì)量百分比計(jì)，所述無(wú)機(jī)納米粒子占聚合物膜的比例為0.1％～30％。

按質(zhì)量百分比計(jì)，所述無(wú)機(jī)納米粒子占聚合物膜的比例為0.1％～20％。

按質(zhì)量百分比計(jì)，所述無(wú)機(jī)納米粒子占聚合物膜的比例為0.1％～10％。

本發(fā)明中所使用的溶劑型納米分散體或者納米粒子粉體可為一般市售的，也可以采用公知的方法自制，例如SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、CeO₂、Si₃N₄，或其混合物。在一方面，納米粒子可以具有任意形狀。形狀包括，但不限于，球形、非球形、晶須、桿狀、三角形等不規(guī)則形狀。在另一方面，納米粒子的粒徑范圍至少在一個(gè)維度為10～300nm，優(yōu)選為小于100nm，得到的納米粒子與聚合物雜化材料可以保持高的透明性，不造成薄膜、制品材料的光學(xué)性質(zhì)損傷。

所述的納米粒子分散溶液可以選自如下：