本发明涉及膜材料技术领域，更具体地，涉及一种透明耐热阻燃膜及其制备方法。
背景技术
耐热阻燃是材料的一种非常重要的性能，材料的耐热性是指材料在高温条件下依然保持原有的性状，阻燃是指材料可以通过在燃烧的时候吸收燃烧产生的自由基，阻碍链式反应的进行，通常遇火焰不燃烧，或者不易燃烧，离开火焰后很快熄灭。
聚酰亚胺是一种耐热性能非常优异的高分子材料，添加溴元素、磷元素后，通常具有很好的阻燃性，然而溴和磷具有毒性，对环境有一定的污染，因此添加无卤阻燃剂成为阻燃高分子材料发展的必然趋势，有机硅阻燃剂是一种新型高效、无污染，防熔滴、环境友好的无卤阻燃剂和呈碳型抑烟剂，将有机硅阻燃剂添加到高分子材料中，不仅能起到优异的阻燃功能，还能改善材料的加工性能和耐热性，虽然聚酰亚胺复合有机硅阻燃剂后具有优异的耐热和阻燃性，但是聚酰亚胺难以加工，而且透明性不好，为了达到理想的透明度，我们常增加一些透明性能优异的材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯。
聚甲基丙烯酸甲酯具有非常优异的透光性能，透光率达到90％-92％，而且其价格低，常制作成有机玻璃，具有广泛的用途，但是也存在脆性大，制备工艺不够完善等缺点，使应用受到限制，因此，聚酰亚胺与聚甲基丙烯酸甲酯的复合材料虽然有实现透明耐热阻燃性能的可能，但是仍需要继续改善结构才能使透明耐热阻燃成为现实。
技术实现要素：
鉴于现有技术情况，为解决现有技术的不足，本发明提供了一种透明耐热阻燃膜及其制备及应用。
一种透明耐热阻燃膜，包括聚酰亚胺树脂和聚甲基丙烯酸甲酯，所述聚酰亚胺树脂含有生物基和有机硅氧烷基。
优选的，所述聚酰亚胺树脂由包括生物基二胺、硅氧烷二胺、氯代苯酐和二胺的原料聚合而成，所述聚酰亚胺树脂中生物基质量百分含量为30-40％，有机硅烷基质量百分含量为20-30％。
优选的，所述聚酰亚胺树脂中生物基的结构为：
其中，r1、r2、r3、r4各自独立选自取代或者未取代的c5-c15烷基。
优选的，所述有机硅氧烷基的重均分子量为10000-20000g/mol，其在聚酰亚胺树脂中的
分子结构为：
其中，r5、r6、r7、r8各自独立选自取代或者未取代的c5-c25烷基，
其中，r5、r6、r7、r8中至少一个具有苯环结构。
优选的，所述氯代苯酐为3-氯代苯酐或者4-氯代苯酐，氯代苯酐和二胺的具体结构，r1、r2、r3、r4，r5、r6、r7、r8烷基的具体结构和对各实施例的技术效果没有影响。
优选的，所述透明耐热阻燃膜的透光率为85-90％，热变形温度为230-260℃，融化温度为300-370℃。
优选的，所述透明耐热阻燃膜进一步包括添加剂，所述添加剂包括一种或多种选自uv吸收剂、热稳定剂、脱模剂、抗静电剂、分散剂、抗氧化剂、润滑剂、染料、颜料的添加剂。
一种如上所述的透明耐热阻燃膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将聚甲基丙烯酸甲酯颗粒清洗，干燥，与聚酰亚胺树脂共混进入到挤出装置熔融塑化，快速剪切混合均匀；
步骤2：经输出、压延成型后，输出抛光、除尘，同时两面附上保护膜。
其中，所述添加剂根据性质和功能在制作过程中分批予以添加混合。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明在聚酰亚胺中介入生物基基团，生物基基团的柔性脂肪链使得聚酰亚胺结构变得柔韧，熔点下降，同时减弱了ctcs形成，增加材料的透明性，因聚酰亚胺具有较高的熔点，复合生物基后熔点下降，与聚甲基丙烯酸甲酯热加工过程中，达到一个合适的共融温度，而且生物基来源于植物油，具有价格低廉环境友好的特性，是新型材料的发展方向。
2、本发明中复合有机硅氧烷，增加了聚酰亚胺的阻燃性，同时也降低了聚酰亚胺的熔点，使得与聚甲基丙烯酸甲酯的热加工成为可能。
3、本发明复合聚甲基丙烯酸甲酯，增加膜的透明性。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步详细介绍，但本具体实施例仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员可根据需要对本实施例作出没有创造性的修改，但只要在本发明的权利要求范围内，都受到专利法的保护。
一种透明耐热阻燃膜，可与其他材料复合，可根据需要在制备过程中调节厚度，所述透明耐热阻燃膜包括聚酰亚胺树脂和聚甲基丙烯酸甲酯两种主要成分，所述聚酰亚胺树脂含有生物基和有机硅氧烷基。
所述聚酰亚胺树脂由包括生物基二胺、硅氧烷二胺、氯代苯酐和二胺的原料聚合而成，所述聚酰亚胺树脂中生物基质量百分含量为30-40％，有机硅烷基质量百分含量为20-30％；其中，所述氯代苯酐为3-氯代苯酐或者4-氯代苯酐，所述氯代苯酐不经过二酐，直接与二胺聚合成为聚酰亚胺，相对于应用传统的二苯酮二酐、联苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐等，不仅简化了反应过程，而且显著降低了成本。
所述聚酰亚胺树脂中生物基的结构为：
其中，r1、r2、r3、r4各自独立选自取代或者未取代的c5-c15烷基，柔性的带苯环的脂肪长链使得聚酰亚胺之间结合的规则性和紧密性下降，降低了聚酰亚胺的熔点。
所述有机硅氧烷基的重均分子量为10000-20000g/mol，其在聚酰亚胺树脂中的分子结构为：
其中，r5、r6、r7、r8各自独立选自取代或者未取代的c5-c25烷基，
其中，r5、r6、r7、r8中至少一个具有苯环结构。
有机硅氧烷与树脂的相容性好，在燃烧过程中可向表面迁移，与燃烧后树脂中的碳形成阻燃层，苯环的存在使得阻燃的效果更加显著。
所述透明耐热阻燃膜的透光率为85-90％，热变形温度为230-260℃，融化温度为300-370℃。
所述透明耐热阻燃膜进一步包括添加剂，所述添加剂包括一种或多种选自uv吸收剂、热稳定剂、脱模剂、抗静电剂、分散剂、抗氧化剂、润滑剂、染料、颜料的添加剂。
一种如上所述的透明耐热阻燃膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将聚甲基丙烯酸甲酯颗粒清洗，干燥，与聚酰亚胺树脂共混进入到挤出装置熔融塑化，快速剪切混合均匀；
步骤2：经输出、压延成型后，输出抛光、除尘，同时两面附上保护膜。
其中，所述添加剂根据性质和功能在制作过程中分批予以添加混合。
其中，可增加剪切速度，增加流动性，从而在熔融温度范围内尽可能选择较低的温度。
其中，生物基和有机硅氧烷基的侧链烷基中碳的个数在所述范围内对实施例技术效果无影响。
实施例1-实施例5中，r1、r2、r3、r4均选择8个碳的直链烷基，r5为苯乙基，r6、r7、r8均选择6个碳的直链烷基，各实施例物质组分相同，但各物质含量不同，详见下表1所示，下表1为实施例1-实施例5中耐热多孔隔离膜的各组分含量。
表1：实施例1-实施例5耐热多孔隔离膜的各组分含量
对实施例1-实施例5所得的透明耐热阻燃膜进行透明度、热变形温度、熔点、着火所需时间和着火所需温度的检测，结果如表2所示：
表2：实施例1-实施例5透明耐热阻燃膜的性能检测
综上所述，实施例2相对于实施例1，生物基含量增加，其透明度增加，热变形温度和熔点下降，因为生物基的存在使得聚酰亚胺的分子间结合力减弱，其ctcs形成也减弱，从而增加了透明性，实施例3-实施例5相对于实施例2，含有生物基和有机硅烷基的聚酰亚胺树脂含量增加，也是生物基和有机硅烷基相对于整体的物质含量增加，因而透明度有所增加，热变形温度和熔点均下降，实施例5相对于实施例4，其他组分相同，有机硅烷基含量有所增加，发现其性质透明度也有所增加，热变形温度和熔点下降，因为有机硅烷基与生物基的作用类似，均能使其分子间作用力下降。
熔点和热变形温度的下降，使得聚酰亚胺与其他树脂的复合加工工艺更加简单，而下降后的温度仍然不小于230℃，具有很好的耐热性。
实施例1至实施例5，随着有机硅烷基含量逐渐增加，可见着火所需时间和着火所需温度均有显著增加，阻燃性有显著改善。