一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜的制作方法

文档序号:10714017
一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其原料按重量份包括:含硫二元胺40?50份、2?(4?氨基苯基)?5?氨基苯并咪唑10?35份、3,3',4,4'?联苯四羧酸二酐40?50份、2,2?双(3,4?二羧基苯基)六氟丙烷二酐50?65份、石墨烯2?5份、钛酸钡1?3份、纳米二氧化硅0.5?2份、纳米氧化铝2?5份、纳米二氧化钛0.5?2份。本发明提出的耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其耐热性好,机械强度高,热膨胀系数小。
【专利说明】
一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜
技术领域
[0001]本发明涉及薄膜技术领域,尤其涉及一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜。
【背景技术】
[0002]聚酰亚胺薄膜由于具有优异的综合性能,包括耐热性、机械性能、尺寸稳定性及电气绝缘性能而被广泛应用于电气/电子材料、宇宙/航空、电气通信等高技术领域。其中最为典型的应用是作为柔性基底材料使用,例如,在微电子工业中,将聚酰亚胺薄膜作为柔性印刷线路板和自粘带技术用的基底材料,以及薄膜太阳能的柔性基底材料等。在这些应用领域中,对聚酰亚胺薄膜材料的热性能、机械性能及尺寸稳定性均有较高的要求。现有的聚酰亚胺薄膜其性能仍不能满足使用的要求,需要进行改性。

【发明内容】

[0003]基于【背景技术】存在的技术问题,本发明提出了一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其耐热性好,机械强度高,热膨胀系数小。
[0004]本发明提出的一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其原料按重量份包括:含硫二元胺40-50份、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑10-35份、3,3 ’,4,4 ’ -联苯四羧酸二酐40-50份、2,2_双(3,4_ 二羧基苯基)六氟丙烷二酐50-65份、石墨烯2-5份、钛酸钡1-3份、纳米二氧化硅0.5-2份、纳米氧化铝2-5份、纳米二氧化钛0.5-2份。
[0005]优选地,其原料按重量份包括:含硫二元胺45-48份、2-(4-氨基苯基)-5_氨基苯并咪唑25-30份、3,3 ’,4,4 ’ -联苯四羧酸二酐43-47份、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐55-62份、石墨烯3.2-4份、钛酸钡1.9-2.4份、纳米二氧化硅1-1.6份、纳米氧化铝3.5-4份、纳米二氧化钛1-1.6份。
[0006]优选地,其原料按重量份包括:含硫二元胺47份、2-(4-氨基苯基)-5_氨基苯并咪唑28份、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐45份、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐60份、石墨稀3.7份、钛酸钡2.1份、纳米二氧化娃1.3份、纳米氧化招3.7份、纳米二氧化钛1.2份。
[0007]优选地,所述含硫二元胺按照以下工艺进行制备:在氮气的保护下,将双酚S、对氯硝基苯加入二甲基甲酰胺中,搅拌溶解后加入碳酸钾,搅拌均匀后回流反应2-5h,反应结束后抽滤,将滤液倒入甲醇和水的混合液中,过滤后经洗涤、干燥得到物料A;将物料A加入乙醇中,然后加入Pd/C催化剂,搅拌均匀后加入水合肼,回流反应1-2.5h,过滤,将滤液倒入水中析出固体,经过滤、干燥得到所述含硫二元胺。
[0008]优选地,在含硫二元胺的制备过程中,双酚S、对氯硝基苯的摩尔比为1:2-2.5。
[0009]优选地,在含硫二元胺的制备过程中,物料A、水合肼的重量比为2-3:1。
[0010]优选地,所述含硫二元胺按照以下工艺进行制备:在氮气的保护下,将双酚S、对氯硝基苯加入二甲基甲酰胺中,其中,双酚S、对氯硝基苯的摩尔比为1: 2.1,搅拌溶解后加入碳酸钾,碳酸钾的重量为双酚S重量的40wt%,搅拌均匀后回流反应3h,反应结束后抽滤,将滤液倒入甲醇和水的混合液中,过滤后经洗涤、干燥得到物料A;将物料A加入乙醇中,然后加入Pd/C催化剂,搅拌均匀后加入水合肼,其中,Pd/C催化剂的重量为物料A重量的1.5%,物料A、水合肼的重量比为2.2:1,回流反应2h,过滤,将滤液倒入水中析出固体,经过滤、干燥得到所述含硫二元胺。
[00?1 ]优选地,所述纳米二氧化娃为娃烧偶联剂KH-550改性纳米二氧化娃;所述纳米氧化铝为硅烷偶联剂KH-550改性纳米氧化铝;所述纳米二氧化钛为十七氟癸基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化钛;将纳米二氧化硅、纳米氧化铝以及纳米二氧化钛利用偶联剂改性后,其能均匀地分散在基体中,提高了薄膜的强度,同时所采用的硅烷偶联剂KH-550能与聚酰亚胺作用,提高了其与基体的结合强度。
[0012]本发明所述耐热高强度聚酰亚胺薄膜可以按照以下工艺进行制备:按配比将含硫二元胺和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑加入二甲基甲酰胺中,搅拌溶解后加入3,3’,4,4’_联苯四羧酸二酐和2,2_双(3,4_二羧基苯基)六氟丙烷二酐,在室温下搅拌2-5h后加入剩余原料,在室温下搅拌20-35min,然后将反应液倒入表面皿中,过滤脱泡后在300-350°C下保持0.5-lh,置于去离子水中水煮脱膜得到所述耐热高强度聚酰亚胺薄膜。
[0013]本发明耐热高强度聚酰亚胺薄膜的原料中,以2-(4-氨基苯基)-5_氨基苯并咪唑与含硫二元胺为二元胺单体,以3,3’,4,4’_联苯四羧酸二酐和2,2_双(3,4_二羧基苯基)六氟丙烷二酐配合作为二元酸酐单体,从而将苯并咪唑杂环引入聚酰亚胺中,增强了聚酰亚胺薄膜的耐热性、尺寸稳定性和机械性能,同时在体系中引入了氟离子,其具有很大的电负性,可以切断电子云的共轭,从而抑制薄膜中电子给体和电子供体之间电荷转移络合物的形成,提高了薄膜的透明性;同时加入了石墨烯、钛酸钡、纳米二氧化硅、纳米氧化铝和纳米二氧化钛对其进行改性,提高了薄膜的击穿场强,提高了薄膜的耐电晕性能,使得到的聚酰亚胺薄膜强度高,拉伸模量可达7.8GPa以上,拉伸强度可达293MPa以上,耐热性能优异,在热应力下尺寸变化小,且透明性好,能满足多种领域的使用要求。
【具体实施方式】
[0014]下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0015]实施例1
[0016]本发明提出的一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其原料按重量份包括:含硫二元胺50份、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑1份、3,3 ’,4,4 ’ -联苯四羧酸二酐50份、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐50份、石墨烯5份、钛酸钡I份、纳米二氧化硅2份、纳米氧化铝2份、纳米二氧化钛2份。
[0017]实施例2
[0018]本发明提出的一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其原料按重量份包括:含硫二元胺40份、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑35份、3,3 ’,4,4 ’ -联苯四羧酸二酐40份、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐65份、石墨烯2份、钛酸钡3份、纳米二氧化硅0.5份、纳米氧化铝5份、纳米二氧化钛0.5份。
[0019]实施例3
[0020]本发明提出的一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其原料按重量份包括:含硫二元胺48份、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑25份、3,3 ’,4,4 ’ -联苯四羧酸二酐47份、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐55份、石墨烯4份、钛酸钡1.9份、纳米二氧化硅1.6份、纳米氧化铝3.5份、纳米二氧化钛1.6份;
[0021]其中,所述含硫二元胺按照以下工艺进行制备:在氮气的保护下,将双酚S、对氯硝基苯加入二甲基甲酰胺中,其中,双酚S、对氯硝基苯的摩尔比为1:2.5,搅拌溶解后加入碳酸钾,搅拌均匀后回流反应2h,反应结束后抽滤,将滤液倒入甲醇和水的混合液中,过滤后经洗涤、干燥得到物料A;将物料A加入乙醇中,然后加入Pd/C催化剂,搅拌均匀后加入水合肼,其中,物料A、水合肼的重量比为3:1,回流反应lh,过滤,将滤液倒入水中析出固体,经过滤、干燥得到所述含硫二元胺。
[0022]实施例4
[0023]本发明提出的一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其原料按重量份包括:含硫二元胺45份、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑30份、3,3 ’,4,4 ’ -联苯四羧酸二酐43份、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐62份、石墨烯3.2份、钛酸钡2.4份、纳米二氧化硅I份、纳米氧化铝4份、纳米二氧化钛I份;
[0024]其中,所述含硫二元胺按照以下工艺进行制备:在氮气的保护下,将双酚S、对氯硝基苯加入二甲基甲酰胺中,其中,双酚S、对氯硝基苯的摩尔比为1: 2,搅拌溶解后加入碳酸钾,搅拌均匀后回流反应5h,反应结束后抽滤,将滤液倒入甲醇和水的混合液中,过滤后经洗涤、干燥得到物料A;将物料A加入乙醇中,然后加入Pd/C催化剂,搅拌均匀后加入水合肼,其中,物料A、水合肼的重量比为2:1,回流反应2.5h,过滤,将滤液倒入水中析出固体,经过滤、干燥得到所述含硫二元胺。
[0025]实施例5
[0026]本发明提出的一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其原料按重量份包括:含硫二元胺47份、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑28份、3,3 ’,4,4 ’ -联苯四羧酸二酐45份、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐60份、石墨烯3.7份、钛酸钡2.1份、纳米二氧化硅1.3份、纳米氧化铝3.7份、纳米二氧化钛1.2份;
[0027]其中,所述含硫二元胺按照以下工艺进行制备:在氮气的保护下,将双酚S、对氯硝基苯加入二甲基甲酰胺中,其中,双酚S、对氯硝基苯的摩尔比为1:2.1,搅拌溶解后加入碳酸钾,碳酸钾的重量为双酚S重量的40wt%,搅拌均匀后回流反应3h,反应结束后抽滤,将滤液倒入甲醇和水的混合液中,过滤后经洗涤、干燥得到物料A;将物料A加入乙醇中,然后加入Pd/C催化剂,搅拌均匀后加入水合肼,其中,Pd/C催化剂的重量为物料A重量的1.5%,物料A、水合肼的重量比为2.2:1,回流反应2h,过滤,将滤液倒入水中析出固体,经过滤、干燥得到所述含硫二元胺;
[0028]所述纳米二氧化娃为娃烧偶联剂KH-550改性纳米二氧化娃;所述纳米氧化招为娃烷偶联剂KH-550改性纳米氧化铝;所述纳米二氧化钛为十七氟癸基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化钛。
[0029]以上所述,仅为本发明较佳的【具体实施方式】,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其特征在于,其原料按重量份包括:含硫二元胺40-50份、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑10-35份、3,3 ’,4,4 ’ -联苯四羧酸二酐40-50份、2,2-双(3,4_ 二羧基苯基)六氟丙烷二酐50-65份、石墨烯2-5份、钛酸钡1-3份、纳米二氧化硅0.5-2份、纳米氧化铝2-5份、纳米二氧化钛0.5-2份。2.根据权利要求1所述耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其特征在于,其原料按重量份包括:含硫二元胺45-48份、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑25-30份、3,3 ’,4,4 ’_联苯四羧酸二酐43-47份、2,2_双(3,4_ 二羧基苯基)六氟丙烷二酐55-62份、石墨烯3.2-4份、钛酸钡1.9-2.4份、纳米二氧化娃1-1.6份、纳米氧化招3.5-4份、纳米二氧化钛1-1.6份。3.根据权利要求1或2所述耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其特征在于,其原料按重量份包括:含硫二元胺47份、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑28份、3,3’,4,4’_联苯四羧酸二酐45份、2,2_双(3,4_二羧基苯基)六氟丙烷二酐60份、石墨烯3.7份、钛酸钡2.1份、纳米二氧化娃1.3份、纳米氧化招3.7份、纳米二氧化钛1.2份。4.根据权利要求1-3中任一项所述耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其特征在于,所述含硫二元胺按照以下工艺进行制备:在氮气的保护下,将双酚S、对氯硝基苯加入二甲基甲酰胺中,搅拌溶解后加入碳酸钾,搅拌均匀后回流反应2_5h,反应结束后抽滤,将滤液倒入甲醇和水的混合液中,过滤后经洗涤、干燥得到物料A ;将物料A加入乙醇中,然后加入Pd/C催化剂,搅拌均匀后加入水合肼,回流反应1-2.5h,过滤,将滤液倒入水中析出固体,经过滤、干燥得到所述含硫二元胺。5.根据权利要求4所述耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其特征在于,在含硫二元胺的制备过程中,双酚S、对氯硝基苯的摩尔比为1:2-2.5。6.根据权利要求4或5所述耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其特征在于,在含硫二元胺的制备过程中,物料A、水合肼的重量比为2-3:1。7.根据权利要求4-6中任一项所述耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其特征在于,所述含硫二元胺按照以下工艺进行制备:在氮气的保护下,将双酚S、对氯硝基苯加入二甲基甲酰胺中,其中,双酚S、对氯硝基苯的摩尔比为1:2.1,搅拌溶解后加入碳酸钾,碳酸钾的重量为双酚S重量的40wt %,搅拌均匀后回流反应3h,反应结束后抽滤,将滤液倒入甲醇和水的混合液中,过滤后经洗涤、干燥得到物料A;将物料A加入乙醇中,然后加入Pd/C催化剂,搅拌均匀后加入水合肼,其中,Pd/C催化剂的重量为物料A重量的1.5%,物料A、水合肼的重量比为2.2:1,回流反应2h,过滤,将滤液倒入水中析出固体,经过滤、干燥得到所述含硫二元胺。8.根据权利要求1-7中任一项所述耐热高强度聚酰亚胺薄膜,其特征在于,所述纳米二氧化硅为硅烷偶联剂KH-550改性纳米二氧化硅;所述纳米氧化铝为硅烷偶联剂KH-550改性纳米氧化铝;所述纳米二氧化钛为十七氟癸基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化钛。
【文档编号】C08K9/06GK106084221SQ201610456897
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】魏松
【申请人】安庆市天虹新型材料科技有限公司
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