一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法，在制备聚酰胺酸胶液(芳香二胺与芳香二酐缩合聚合的过程中)添加少量的三氨基单体作为交联剂，随后刮涂，程序升温制备具有少量交联点的聚酰亚胺薄膜。本发明专利技术原料易得，反应过程简便，适用性广泛，所制备的聚酰亚胺薄膜在力学性能上，如拉伸强度和断裂伸长率均有较大的提升。

A polyimide film and its preparation method

The invention discloses a polyimide film and a preparation method thereof. In the preparation of polyamide acid glue (condensation polymerization of aromatic diamine and aromatic dianhydride), a small amount of triamino monomer is added as a crosslinking agent, and then scraped and temperature programmed to prepare a polyimide film with a small amount of crosslinking points. The prepared polyimide film has the advantages of easy availability of raw materials, simple reaction process and wide applicability. The mechanical properties of the prepared polyimide film, such as tensile strength and elongation at break, are greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法
本专利技术涉及材料科学
，更具体的说是涉及一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
技术介绍
聚酰亚胺是综合性能非常优异的特种工程塑料，具有耐高温、机械强度高、热膨胀系数低、介电性能优异、抗紫外辐射性能优异等诸多优点，已广泛应用于航空航天、微电子、显示器、新能源、分离膜、IT机器、激光等领域。国内目前最普遍的制造聚酰亚胺的方法是流延-热酰亚胺法，此种方法技术门槛和设备成本较低，但通过此法生产的聚酰亚胺薄膜在机械性能上(如拉升强度、断裂伸长率、模量和收缩率等)表现一般。随着电子器件的不断发展，对高性能的聚酰亚胺薄膜的需求愈加迫切，通过改变生产方式能够制备得到高性能的聚酰亚胺，如引入双向拉伸法和化学酰亚胺法等，但是采用上述方法需要用到非常昂贵的设备，并且对于技术的要求较高，目前国内能够使用双向拉伸法，尤其是化学酰亚胺化法的企业寥寥无几，不利于大规模的工业化推广。因此，如何提供一种高性能的聚酰亚胺薄膜，以及一种制备工艺简单、成本低、适用性广的聚酰亚胺薄膜的制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种力学性能优异的聚酰亚胺薄膜；以及一种制备工艺简单、成本低、适用性广泛且易于工业化生产的聚酰亚胺薄膜的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种聚酰亚胺薄膜，由芳香二胺单体、芳香二酐单体和交联剂芳香三胺缩合聚合后再经过涂布而成，芳香三胺与芳香二酐反应，可以使得线性高分子链变成交联网状，从而提升聚酰亚胺的力学性能。优选的，在上述一种聚酰亚胺薄膜中，芳香二胺单体、芳香三胺单体、芳香二酐单体的摩尔比为1：(0.001-0.01)：(0.97-1.03)，芳香三胺添加量需要控制在适当的范围内，若添加量过少则交联点不够，薄膜性能提升不明显，若添加量过多则会导致体系形成果冻状凝胶，后续无法刮涂成膜。具体的，芳香二酐单体的添加量根据胶液粘度的需求进行调控。理论上，保证胺和酐等摩尔比反应，会得到高分子量聚酰亚胺，薄膜性能较好，但由于后续工艺是在基板上刮涂胶液，如果等摩尔投料会导致粘度过高，无法刮涂，因此二酐的添加量需要在等摩尔的理论计算量上略微减少，根据粘度调控具体的添加量。优选的，在上述一种聚酰亚胺薄膜中，芳香二胺单体为以下化合物中的一种或多种：优选的，在上述一种聚酰亚胺薄膜中，芳香二酐单体为以下化合物中的一种或多种：优选的，在上述一种聚酰亚胺薄膜中，芳香三胺单体为以下化合物中的一种或多种：本专利技术还公开了一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将芳香二胺单体和芳香三胺单体溶解于极性非质子型溶剂，溶解完全后加入芳香二酐单体，搅拌反应5-24h，得到聚酰胺酸胶液；(2)将聚酰胺酸胶液在基板上刮涂后经过程序升温，自然冷却后得到聚酰亚胺薄膜。优选的，在上述一种聚酰亚胺薄膜的制备方法中，步骤(1)中极性非质子型溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、间甲酚中的一种或几种。优选的，在上述一种聚酰亚胺薄膜的制备方法中，步骤(1)中反应温度为-5℃-30℃，固含量为15％-20％，并且整个反应过程中通入氮气或氩气等惰性保护气体。优选的，在上述一种聚酰亚胺薄膜的制备方法中，步骤(2)中刮涂之前将聚酰胺酸胶液放置于0.1MPa的负压环境下1-2h，脱除气泡，然后刮涂于洁净的基板上，放置于烘箱中升温。优选的，在上述一种聚酰亚胺薄膜的制备方法中，步骤(2)中基板包括但不限于玻璃板、铁板、铜板、铝板和钢板。优选的，在上述一种聚酰亚胺薄膜的制备方法中，步骤(2)中的升温程序为：室温升温至150-180℃，升温速率控制在0.5-2℃/min；150-180℃升温至200～220℃，升温速率控制在2-3℃/min；200-220℃升温至300～400℃，升温速率控制在2-4℃/min。最高温度对于不同体系的聚酰亚胺有不同的要求，温度过高则可能导致聚酰亚胺部分分解，薄膜性能变差，温度偏低则会导致亚胺化不完全，薄膜性能不足，针对不同体系有具体的温度要求。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术制备得到的聚酰亚胺薄膜力学性能优异，相较传统的薄膜机械性能显著提升，可直接用于聚酰亚胺薄膜生产线，实现工业化生产；并且本专利技术制备的聚酰亚胺薄膜可应用于对材料力学性能要求较高的补强板等，广泛适用于电子、微电子、信息以及航空航天等高新技术产业领域；另外，本专利技术公开的聚酰亚胺薄膜的制备方法工艺简单、成本低、易于在工业化生产中推广应用。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施例1中的聚酰亚胺薄膜PI-1的分子结构式如下：其中x取值为1-100，y取值为1-100，z取值为1-100。上述聚酰亚胺薄膜PI-1的制备方法如下：(1)室温下，称取4,4'-二氨基二苯醚(ODA)6.0072g(0.03mol)和1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(TAPB)0.0105g(0.03mmol)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)50g于100mL圆底烧瓶中，通氩气，待溶解完全后加入均苯四甲酸二酐(PMDA)6.4050g(0.029mol)，室温下继续搅拌12h后，得到透明、均相和粘稠的聚酰胺酸(PAA)胶液。(2)将制备的胶液放置于0.1MPa的负压条件下1-2h，除去气泡，随后刮涂于洁净的玻璃板上，放置于烘箱中程序升温：室温升温至170℃，升温速率控制在2℃/min；170℃升温至200℃，升温速率控制在4℃/min；200℃升温至400℃，升温速率控制在3℃/min。加热完毕后自然冷却至室温得到PI-1聚酰亚胺薄膜。对PI-1聚酰亚胺薄膜检测结果如下：PI-1的拉伸强度为113MPa，断裂伸长率为21.0％，模量为2.72GPa。实施例2本实施例2中的聚酰亚胺薄膜PI-2的分子结构式如下：其中x取值为1-100，y取值为1-100，z取值为1-100。上述聚酰亚胺薄膜PI-2的制备方法如下：(1)室温下，称取4,4'-二氨基二苯醚(ODA)6.0072g(0.03mol)和三(4-氨基苯基)胺(TAPA)0.0087g(0.03mmol)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)50g于100mL圆底烧瓶中，通氩气，待溶解完全后加入均苯四甲酸二酐(PMDA)6.4050g(0.029mol)，室温下继续搅拌12h后，得到透明、均相和粘稠的聚酰胺酸(PAA)胶液。步骤(2)按实施例1中的方法得到PI-2聚酰亚胺薄膜。对PI-2聚酰亚胺薄膜检测结果如下：PI-2的拉伸强度为128MPa，断裂伸长率为24.2％，模量为2.68GPa。实施例3本实施例3中的聚酰亚胺薄膜PI-3的分子结构式如下：其中x取值为1-100，y取值为1-100，z取值为1-100。上述聚酰亚胺薄膜PI-3的制备方法如下：(1)室温下，称取4,4'-二氨基二苯醚(ODA)6.0072g(0.03mol)和4,4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺薄膜，其特征在于，由芳香二胺单体、芳香二酐单体和芳香三胺单体缩合聚合后再经过涂布、升温而制得。

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺薄膜，其特征在于，由芳香二胺单体、芳香二酐单体和芳香三胺单体缩合聚合后再经过涂布、升温而制得。2.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺薄膜，其特征在于，芳香二胺单体、芳香三胺单体、芳香二酐单体的摩尔比为1：(0.001-0.01)：(0.97-1.03)。3.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺薄膜，其特征在于，芳香三胺是以下结构中的一种或多种：4.一种权利要求1-3任一项所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将芳香二胺单体和芳香三胺单体溶解于极性非质子型溶剂，溶解完全后加入芳香二酐单体，搅拌反应5-24h，得到聚酰胺酸胶液；(2)将聚酰胺酸胶液在基板上刮涂后经过程序升温，自然冷却后得到聚酰亚胺薄膜。5.根据权利要求4所述的一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中极性非质子型溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝润鑫，刘顺祯，刘宸宇，
申请(专利权)人：无锡顺铉新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32