[發明專利]一種表面覆載高粘結性致密二氧化硅層的聚酰亞胺薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202010141693.1
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN113354859B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 齊勝利;王芮晗;田國峰;汪曉東;武德珍
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08J7/06
• 分類號: C08J7/06;C08J7/12;C08J7/14;C08L79/08
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝

1.一種表面覆載高粘結性致密二氧化硅層的聚酰亞胺（PI/SiO₂）薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

A：在聚酰胺酸（PAA）溶液中加入二氧化硅（SiO₂）前驅體化合物溶液；二氧化硅（SiO₂）前驅體化合物溶液的添加量以轉化后的二氧化硅理論質量計，最終產物中二氧化硅占聚酰亞胺質量的20~70%；

B：將A步驟制得的PAA/ SiO₂前驅體溶液經靜電紡絲制成PAA/ SiO₂前驅體納米纖維膜；

C：以聚酰亞胺（PI）薄膜為基底，采用堿性溶液對其進行表面堿解開環處理，然后酸化，得到表面為PAA改性層的PI薄膜；

D：在無水干燥環境中，將B步驟制得的PAA/SiO₂前驅體納米纖維膜鋪展于步驟C中制得的表面為PAA改性層的PI薄膜上，然后在其上噴涂由二氧化硅前驅體化合物和PAA良溶劑組成的混合溶液；二氧化硅前驅體化合物和PAA良溶劑的質量比為2.05~2.5:1，混合溶液的噴涂量為42~58g每克PAA納米纖維膜；

E：將步驟D得到的復合膜置于濕度可控的密閉容器中進行緩慢水解；密閉容器中濕度小于45%RH，時間為20~36h，溫度為室溫；

F：將步驟E得到的復合膜經熱處理，即可得到表面覆載高粘結性致密二氧化硅層的聚酰亞胺薄膜；

所述表面覆載高粘結性致密二氧化硅層的聚酰亞胺薄膜的基底層為聚酰亞胺層，表層為SiO₂層，所述表層的厚度為1~5μm；過渡層為聚酰亞胺和二氧化硅構成的互穿網絡結構，所述過渡層的厚度為300nm~2μm。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述表層的厚度范圍為1.5~4.5μm；所述過渡層的厚度為500nm~1.5μm。

3.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟A中合成的聚酰胺酸溶液固含量為8-30%。

4.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟A中合成的聚酰胺酸溶液固含量為10-15%。

5.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟A與D中采用的二氧化硅前驅體為正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯、正硅酸四丁酯和四氯化硅中的一種或多種，純度為分析純。

6.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，二氧化硅（SiO₂）前驅體化合物溶液的添加量以轉化后的二氧化硅理論質量計，最終產物中二氧化硅占聚酰亞胺質量的25%~60%。

7.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟B中PAA/SiO₂前驅體納米纖維膜的厚度為10~60μm。

8.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟B中PAA/SiO₂前驅體納米纖維膜的厚度為12~50μm。

9.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟B中PAA/SiO₂前驅體納米纖維膜的厚度為15~40μm。

10.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟C中的堿性溶液為氫氧化鈉和氫氧化鉀的水溶液，濃度為0.5~2mol/L，刻蝕時間為5~30 min；所述酸化的溶液為乙酸水溶液、鹽酸水溶液中的一種，濃度為0.5~1.5wt%，酸化時間為10min~3h；PAA改性層的厚度為0.5~3μm。

11.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟C中的堿性溶液為氫氧化鈉和氫氧化鉀的水溶液，濃度為0.8~1.5mol/L，刻蝕時間為7~20min；所述酸化的溶液為乙酸水溶液、鹽酸水溶液中的一種，濃度為0.5~1.2wt%，酸化時間為20min~2h；PAA改性層的厚度為0.7~2.5μm。