[發明專利]一種耐電暈的聚酰亞胺/納米氧化鋅三層復合薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010601005.5
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111621047A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 洪希杭;王冬;周運紅
• 申請（專利權）人: 南京優寫智能科技有限公司
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08J7/12;C08J5/18;C09D179/08;C09D7/62;C08G73/10;C08L79/08
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1.本發明專利提供一種耐電暈的聚酰亞胺/納米氧化鋅三層復合薄膜及其制備方法，具體包括以下步驟：

第一、納米氧化鋅粒子制備

室溫下，首先將1～5g的無水(NH₄)₂CO₃與2～8g的ZnCl₂·2H₂O分別溶解在10～100mL二次蒸餾水中，在100～1000r/min的轉速下，以0.5～10mL/min的速率混合二者，然后將該混合液轉移至30～500mL的圓底燒瓶中，隨后移入帶激光和紫外照射的常壓帶回流的微波反應器內，用Nd:YAG固體脈沖激光照射溶液1～720min，其中激光參數為波長1.06μm，脈寬1.2ms，光斑直徑0.2mm，重復頻率20Hz，功率密度1.0×10⁶W/cm²，激光焦點的光斑處于液面以下1～3mm；激光照射過程中，同時開啟紫外燈照射，紫外光波長為190～400nm，光照強度為5～300mW/cm²，照射時長1～720min；激光和紫外照射的同時，立即開啟微波加熱，微波頻率2450MHz，微波功率300～1500W，溫度控制在25～120℃，微波時間1～720min，加熱過程中持續進行回流冷凝；加熱結束后，關閉微波輻射源和紫外光源，只開啟Nd:YAG固體脈沖繼續激光照射溶液1～720min，其中激光參數為波長1.06μm，脈寬1.2ms，光斑直徑0.2mm，重復頻率20Hz，功率密度1.0×10⁶W/cm²，激光焦點的光斑處于液面以下1～3mm，整個反應過程要持續伴隨回流冷凝；在反應結束后，將反應液放于-5℃冰箱中快速冷卻1～100min，用去離子水、無水乙醇各洗滌3～5次，置于70～110℃的烘箱中0.5～3h，將烘干的樣品在石英研缽中手動研磨10min；最后置于馬弗爐中，設置馬弗爐升溫速率為5℃/min，在200～400℃下保溫煅燒1～4h，反應結束后，樣品隨爐冷卻至室溫，即制備的粒徑為20～60nm的納米氧化鋅粒子；

第二、納米氧化鋅粒子的表面改性

取該納米氧化鋅粉末4～8g，在100～140℃下真空干燥12～30h，隨后加入10～30mL的無水乙醇，超聲10～50min，然后將納米氧化鋅粉末轉移至300～500mL的圓底燒瓶中，再加入0.5～10g的新型硅烷偶聯劑、1～5g的鈦酸酯偶聯劑TMC-201、200～300mL的正丁醇溶液，超聲0.1～2h；隨后移入帶激光和紫外照射的常壓帶回流的微波反應器內，首先開啟攪拌裝置，攪拌速率50～1000r/min，然后用Nd:YAG固體脈沖激光照射溶液1～720min，其中激光參數為波長1.06μm，脈寬1.2ms，光斑直徑0.2mm，重復頻率20Hz，功率密度1.0×10⁶W/cm²，激光焦點的光斑處于液面以下1～2mm；激光照射過程中，同時開啟紫外燈照射紫外光波長為190～400nm，光照強度為5～30mW/cm²，照射時長1～720min；激光和紫外照射的同時，立即開啟微波加熱，微波頻率2450MHz，微波功率500～1500W，溫度控制在25～200℃，微波時間1～720min，微波加熱時要伴隨冷凝回流，微波反應器內超過既定溫度時，會關閉微波發生器降溫，低于既定溫度時，會打開微波發生器升溫；在反應結束后，將反應液放于-5℃冰箱中快速冷卻10min，7000r/min離心分離，取固相物在40～60℃下用無水乙醇抽提15～30h，再于60～80℃干燥12～48h后即得改性納米氧化鋅粒子；

第三、純聚酰亞胺酸的制備

取5～15g的均苯四甲酸二酐和5～15g的4.4′-二氨基二苯醚置于250～500mL的燒瓶中，加入200mL的干燥的N,N-二甲基乙酰胺溶劑，以400～700r/min的轉速連續攪拌30～120min，繼而加入2～7g的醋酸酐和1～6g的N,N-二甲基苯胺，再以100～1500r/min的轉速連續攪拌5～60min即得到聚酰亞胺酸混合溶液；

第四、支撐膜的耐電暈處理

將聚酰亞胺酸混合溶液加入到流涎機中流涎成膜，該過程控制溫度在50～150℃，同時將膜的厚度控制在10～40μm，然后用電暈機在5000～15000V/m²高頻交流電壓下電暈10～120s，得到耐電暈處理的基膜；

第五、聚酰亞胺酸/納米氧化鋅復合體的制備

室溫下，先將5～15g的純均苯四甲酸二酐、0.1～7g表面改性后的納米氧化鋅粉末、400mL的干燥的N,N-二甲基乙酰胺溶劑置于加入1000～1500mL的反應釜中，以400～700r/min的轉速連續攪拌30～120min，形成穩定均勻的懸浮體；隨后以0.5～2g/min的速率向反應釜中加入8～16g的4.4′-二氨基二苯醚，室溫下超聲攪拌1～24h；最后加入2～8g的醋酸酐和2～8g的N,N-二甲基苯胺，以600～1500r/min的轉速連續攪拌5～60min即得聚酰亞胺酸/納米氧化鋅預聚體；

第六、聚酰亞胺/納米氧化鋅三層復合薄膜的制備

用鋪膜機在支撐膜上下兩面各涂覆一層聚酰亞胺酸/納米氧化鋅預聚體，用刮刀將溶液刮平，控制膜厚5～20μm；繼而將膜先升溫在100～150℃下干燥10～30min，再升溫到150～300℃下干燥20～50min，最后在300～600℃下干燥10～60s，即得到聚酰亞胺/納米氧化鋅三層復合薄膜。