【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚酰亚胺薄膜，具体涉及两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法。
技术介绍
1、聚酰亚胺（pi）多孔薄膜具有良好的耐高温性、阻燃性、耐辐射性，较低的介电常数和发烟率，近年来日益受到锂离子电池隔膜领域的关注。
2、目前制备pi多孔薄膜的方法主要有致孔剂法、凝固浴法、呼吸图法、超临界二氧化碳法和嵌段共聚物模板法。
3、但是致孔剂法制备的pi多孔薄膜孔径尺寸较大且不均匀，力学强度较差；凝固浴法是将pi前驱体聚酰胺酸（paa）溶液涂刮成膜后浸入paa的不良溶剂的凝固浴中发生相分离，然后进行高温热酰亚胺化得到pi多孔薄膜，该法的缺点在于paa与其良溶剂之间的相互作用较强，浸入不良溶剂分离过程需时间较长，容易使paa水解进而导致pi多孔薄膜的力学性能较差；呼吸图法中，水蒸汽在paa溶液表面凝结成球状小液滴，通过毛细管力自组装形成有序排列，待溶剂和水完全挥发后，有序结构被复制固定，形成有序多孔薄膜，但是多为微米级孔洞；超临界二氧化碳法是将超临界二氧化碳技术用于干燥pi或paa凝胶，经过超临界二氧化碳处理得到多孔结构，但多孔结构中的孔为无序结构，调控性差；嵌段共聚物模板法是将paa或pi引入嵌段共聚物中，高温除去另一嵌段后得到pi多孔薄膜，虽然可以得到纳米多孔结构，但是制备方法复杂且成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的聚酰亚胺多孔薄膜的孔径调控性差、强度差的缺点，提供两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，制备的
2、为解决以上技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：
3、两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，由以下步骤组成：制备聚酰胺酸溶液，诱导，制膜；
4、所述制备聚酰胺酸溶液，将二胺溶于溶剂中，在氮气保护下分批加入二酐，然后继续在氮气保护下室温搅拌20-25h，得到聚酰胺酸溶液；
5、所述制备聚酰胺酸溶液中，所述二胺为4,4'-二氨基二苯醚、对苯二胺、4,4'-二氨基二苯基甲烷、1,4-双（4-氨基苯氧基）苯、3,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯砜、2,2-双[(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、双[4-(4-苯氧基)苯基]砜、1,4-双（4-氨基苯氧基）-2-叔丁基苯、1,4-双（4-氨基苯氧基）-2,5-二叔丁基苯、间苯二胺、4,4'-双（3-氨基苯氧基）二苯甲酮、六氟甲基联苯二胺、4,4'-二氨基苯酰替苯胺中的一种或几种；
6、所述二酐为均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐、2,2'-双 (3,4-二羧苯基)六氟丙烷四酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、2,2'-双[4-(3,4-二羧苯氧基)苯基]丙烷四羧酸二酐中的一种或几种；
7、二胺、溶剂、二酐的质量比为0.54-1.46:40-70:1.09-2.22；
8、所述诱导，将两亲性聚合物溶于溶剂中，然后加入聚酰胺酸溶液中，在氮气保护下室温搅拌10-15h，得到诱导液；
9、所述制备聚酰胺酸溶液和诱导中的溶剂为二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、γ-丁内酯中的一种；
10、所述诱导中，两亲性聚合物由亲羧基嵌段和疏羧基嵌段组成；
11、所述两亲性聚合物中的亲羧基嵌段由含叔胺单体聚合而成，所述含叔胺单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种；
12、所述两亲性聚合物中的疏羧基嵌段中的单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、左旋乳酸、己内酯、乙醇酸中的一种；
13、所述两亲性聚合物的热分解温度低于聚酰亚胺；
14、所述两亲性聚合物的数均分子量为20000-100000，分子量分布指数（pdi）为1.08-1.21；
15、疏羧基嵌段的数均分子量与亲羧基嵌段的数均分子量之比为50-60%；
16、所述两亲性聚合物与溶剂的质量比为0.8-1.2:16-23；
17、所述制备聚酰胺酸溶液中的二胺与所述诱导中的两亲性聚合物的质量比为0.54-1.46:0.8-1.2；
18、所述制膜，将诱导液在硅晶片上旋涂，然后干燥，热处理，得到pi纳米多孔薄膜；
19、所述制膜中，旋涂时的涂层厚度为90-105nm；
20、所述干燥时的温度为65-75℃，时间为20-25h；
21、所述热处理，在95-105℃下热处理50-70min，在190-210℃下热处理50-70min，在290-310℃下热处理50-70min，在340-360℃下热处理100-140min。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
23、（1）本专利技术的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，以特定组成的两亲性嵌段共聚物作为微观形貌控制剂，借助两亲性嵌段共聚物与paa形成的氢键作用力，将两亲性嵌段共聚物自组装形成的微观结构固定下来，然后通过高温裂解掉两亲性嵌段共聚物的同时，得到具有优异性能的pi纳米多孔薄膜；
24、（2）本专利技术的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，制备的多孔薄膜的孔径尺寸可控性好，操作简单，厚度均匀，介电常数低，有利于规模化工业生产；
25、（3）本专利技术的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，通过嵌段共聚物本身发生自组装形成有序结构，然后去除嵌段共聚物中的一个嵌段，得到剩余嵌段的有序多孔结构；此外，本专利技术采用的嵌段共聚物中含有能够与聚酰胺酸中的羧基发生强烈氢键作用的组分，将该类嵌段共聚物与聚酰胺酸在共同的溶剂中充分作用足够长时间，能够保证二者形成有效的氢键力，然后随着溶剂的挥发，嵌段共聚物自组装形成有序纳米结构，由于聚酰胺酸与嵌段共聚物之间的氢键力，使得聚酰胺酸被嵌段共聚物被吸附诱导形成相同的有序纳米结构复合体，最后高温热处理酰亚胺化，既除去嵌段共聚物、又使得聚酰胺酸转变成聚酰亚胺，因为除去了有序结构的嵌段共聚物，最终形成了有序多孔的聚酰亚胺，通过调整嵌段共聚物中两嵌段的组成以及总分子量、嵌段共聚物与聚酰胺酸的比例，可以调控最终有序多孔聚酰亚胺薄膜的孔径；
26、（4）本专利技术的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，制备的多孔薄膜的平均孔径为23-34nm，孔隙率为33-39%，相对介电常数（1mhz）为2.20-2.36，5wt%热分解温度为533-542℃。
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1.两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：制备聚酰胺酸溶液，诱导，制膜；
2.根据权利要求1所述的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备聚酰胺酸溶液中，所述二胺为4,4'-二氨基二苯醚、对苯二胺、4,4'-二氨基二苯基甲烷、1,4-双（4-氨基苯氧基）苯、3,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯砜、2,2-双[(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、双[4-(4-苯氧基)苯基]砜、1,4-双（4-氨基苯氧基）-2-叔丁基苯、1,4-双（4-氨基苯氧基）-2,5-二叔丁基苯、间苯二胺、4,4'-双（3-氨基苯氧基）二苯甲酮、六氟甲基联苯二胺、4,4'-二氨基苯酰替苯胺中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备聚酰胺酸溶液中，所述二酐为均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐、2,2'-双 (3,4-二羧苯基)六氟丙烷四酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、2,2'-双
4.根据权利要求1所述的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备聚酰胺酸溶液中，二胺、溶剂、二酐的质量比为0.54-1.46:40-70:1.09-2.22。
5.根据权利要求1所述的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备聚酰胺酸溶液和诱导中的溶剂为二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、γ-丁内酯中的一种。
6.根据权利要求1所述的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述诱导中，所述两亲性聚合物与溶剂的质量比为0.8-1.2:16-23。
7.根据权利要求1所述的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备聚酰胺酸溶液中的二胺与所述诱导中的两亲性聚合物的质量比为0.54-1.46:0.8-1.2。
8.根据权利要求1所述的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述制膜，将诱导液在硅晶片上旋涂，然后干燥，热处理，得到PI纳米多孔薄膜。
9.根据权利要求8所述的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述制膜中，旋涂时的涂层厚度为90-105nm；
...【技术特征摘要】
1.两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：制备聚酰胺酸溶液，诱导，制膜；
2.根据权利要求1所述的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备聚酰胺酸溶液中，所述二胺为4,4'-二氨基二苯醚、对苯二胺、4,4'-二氨基二苯基甲烷、1,4-双（4-氨基苯氧基）苯、3,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯砜、2,2-双[(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、双[4-(4-苯氧基)苯基]砜、1,4-双（4-氨基苯氧基）-2-叔丁基苯、1,4-双（4-氨基苯氧基）-2,5-二叔丁基苯、间苯二胺、4,4'-双（3-氨基苯氧基）二苯甲酮、六氟甲基联苯二胺、4,4'-二氨基苯酰替苯胺中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的两亲性聚合物调控的聚酰亚胺纳米多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备聚酰胺酸溶液中，所述二酐为均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐、2,2'-双 (3,4-二羧苯基)六氟丙烷四酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、2,2'-双[4-(3,4-二羧苯氧基)苯基]丙烷四羧酸二酐中的一种或几种。
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王新波，郭逸，李开明，
申请(专利权)人：富优特山东新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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