本发明涉及材料领域，具体为一种疏水聚酰亚胺膜及其制备方法。
背景技术：
：聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识。优异的耐高温性(≥400℃)和良好的耐化学稳定性，长期使用温度范围-200～300℃，无明显熔点，高绝缘性能。在众多的聚合物中很难找到如聚酰亚胺这样具有如此广泛的应用方面，而且在每一个方面都显示了极为突出的性能。尽管聚酰亚胺具有优异的热稳定性和耐化学稳定性，但是聚酰亚胺的低的表面性能使得聚酰亚胺在一些需要具备疏水功能的应用方面，就要对其进行表面改性，因此改性难度较大。通常的改性方法有物理法和化学法。物理法是通过表面涂布一层比如氟碳树脂、特氟龙涂层等具有疏水性能的涂层，然而由于氟化合物自身较低的表面能，与基材的结合力一般很弱，影响使用。化学法是通过化学改性方法在其表面构筑疏水功能涂层，由于聚酰亚胺的化学稳定性，化学法的难度较大。Wu等人采用将聚酰亚胺用碱溶液浸泡开环，然后与AgNO3水溶液进行离子交换，然后高温还原，在聚酰亚胺表面构筑了一层纳米银颗粒涂层，使得聚酰亚胺具有超疏水性，接触角高达157°，尽管得到了较好的疏水表面，但是其涂层的耐磨性没有得到实现。因此，制备具备疏水功能和耐擦伤性的聚酰亚胺膜是急需解决的难题。技术实现要素：鉴于上述情况，本发明提供一种疏水聚酰亚胺膜及其制备方法，其具有良好的表面疏水性、表面强度和耐擦伤性。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种疏水聚酰亚胺膜，包括聚酰亚胺基材、中间过渡层和特氟龙涂层，所述聚酰亚胺基材位于底部，所述特氟龙涂层位于顶部，所述中间过渡层位于所述聚酰亚胺基材与所述特氟龙涂层的中间，其中，所述中间过渡层的原料包括氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂。进一步地，所述氨基硅烷偶联剂与所述氟硅烷偶联剂的摩尔比为1:1～4:1。进一步地，所述氨基硅烷偶联剂包括γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基 硅烷中的至少一种；所述氟硅烷偶联剂包括十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种。进一步地，所述特氟龙涂层的厚度为10～60μm。一种疏水聚酰亚胺膜的制备方法，步骤包括：1)将氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂的混合溶液与聚酰亚胺基材反应，获得中间过渡层；2)将特氟龙涂布液涂布于中间过渡层上并干燥，获得特氟龙涂层。进一步地，所述制备方法的步骤1)中反应温度为80℃，反应时间为1～2小时。进一步地，所述制备方法的步骤2)中特氟龙涂布液的涂布方法包括辊涂法、浸涂法、喷涂法、帘式涂布法和丝网涂布法。进一步地，所述氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂混合溶液的质量浓度为4～10％，其中氨基硅烷偶联剂与氟硅烷偶联剂的摩尔比为1:1～4:1。进一步地，所述氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂的混合溶液的溶剂和所述特氟龙涂布液的溶剂均为芳香族溶剂。进一步地，所述氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂的混合溶液的溶剂和所述特氟龙涂布液的溶剂均为甲苯。本发明的作用原理是，通过用氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂进行表面处理，以化学键结合的形式在聚酰亚胺表面构筑了氟硅烷偶联剂的中间层，大大改善了特氟龙涂布液在其表面的润湿性和与聚酰亚胺的界面相容性，进而提高了特氟龙涂层与聚酰亚胺的结合力，赋予聚酰亚胺良好的疏水性，表面强度和耐擦伤性，扩大了应用范围。附图说明图1是一种疏水聚酰亚胺膜的结构示意图。附图标记说明：1～聚酰亚胺基材；2～中间过渡层；3～特氟龙涂层。具体实施方式为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。本发明提供一种疏水聚酰亚胺膜，自下而上包括聚酰亚胺基材、中间过渡层和特氟龙涂层。为了增强起疏水作用的特氟龙涂层与聚酰亚胺基材之间的结合力从而提高所得疏水聚酰亚胺膜的耐擦伤性，中间过渡层的原料包括氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂。氨基硅烷偶联剂包括γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。氟硅烷偶联剂包括十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种，其中，优选十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟癸基三乙氧基硅烷。这些氟硅烷偶联剂可以单独或两种以上组合使用。氨基硅烷偶联剂与氟硅烷偶联剂的摩尔比为1:1～4:1，优选1:1～3:1。本发明提供一种疏水聚酰亚胺膜的制备方法，将氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂的混合溶液与聚酰亚胺基材反应来获得中间过渡层，然后将特氟龙涂布液涂布至在中间过渡层上并且干燥从而获得特氟龙涂层。用于氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂混合溶液的溶剂是芳香族溶剂，例如苯、甲苯、二甲苯等，其中优选甲苯。另外，相对于该混合溶液的总质量，氟硅烷偶联剂的浓度为2～4％。在氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂的混合溶液与聚酰亚胺基材的反应中，将聚酰亚胺基材浸渍在氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂的混合溶液中，反应温度为80℃，反应时间为1～2小时。用于特氟龙涂布液的溶剂是芳香族溶剂，例如苯、甲苯、二甲苯等，其中优选甲苯。为了获得充分的疏水性，在中间层上形成的特氟龙涂层的厚度为10μm以上，优选15μm以上，更优选20μm以上，进一步更优选25μm；为了获得充分的柔软性，特氟龙涂层的厚度为60μm以下，优选50μm以下，更优选45μm以下，进一步更优选35μm。用于特氟龙涂布液的涂布方法包括辊涂法、浸涂法、喷涂法、帘式涂布法、丝网涂布法等，其中优选浸涂法。通过用氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂进行表面处理，以化学键结合的形式在聚酰亚胺表面引入了氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂，由于氟原子向表面的迁移，最终在聚酰亚胺表面构筑了致密的氟硅烷偶联剂的中间层，大大改善了特氟龙涂布液在其表面的润湿性和与聚酰亚胺的界面相容性，进而提高了特氟龙涂层与聚酰亚胺的结合力，赋予聚酰亚胺良好的疏水性，表面强度和耐擦伤性，扩大了应用范围。下文中参照附图1，以实施例来具体说明本发明，但本发明不限于这些实施例。在本发明中，将疏水聚酰亚胺膜的疏水性通过传统方法，例如测量水接触角来评价。疏水聚酰亚胺膜的耐擦伤性是通过对其表面使用绒布擦拭300次，然后目测损坏程度来评价，其中没有损坏时为优异，损坏可接受时为良好，损坏明显时为差。实施例1将聚酰亚胺基材1浸渍在氨基丙基三乙氧基硅烷与十三氟癸基三甲氧基硅烷偶联剂的摩尔比为1:1，在甲苯中的重量浓度为4％的混合溶液中，在80℃下反应1.5小时，得到中间层2。将特氟龙涂布液通过浸涂法涂布至中间层2上，干燥获得厚度为30μm的特氟龙涂层3， 从而获得疏水聚酰亚胺膜。水接触角为136度，耐擦性优异。实施例2将聚酰亚胺基材1浸渍在氨基丙基三甲氧基硅烷与十七氟辛基三甲氧基硅烷偶联剂的摩尔比为2:1，在二甲苯中的重量浓度为5％的混合溶液中，在80℃下反应1小时，得到中间层2。将特氟龙涂布液通过喷涂法涂布至中间层2上，干燥获得厚度为10μm的特氟龙涂层3，从而获得疏水聚酰亚胺膜。水接触角为142度，耐擦性良好。实施例3将聚酰亚胺基材1浸渍在氨基硅烷(氨基丙基三甲氧基硅烷和氨基丙基三乙氧基硅烷)与十三氟癸基三甲氧基硅烷偶联剂的摩尔比为4:1，在苯中的重量浓度为10％的混合溶液中，在80℃下反应2小时，得到中间层2。将特氟龙涂布液通过辊涂法涂布至中间层2上，干燥获得厚度为60μm的特氟龙涂层3，从而获得疏水聚酰亚胺膜。水接触角为138度，耐擦性优异。实施例4将聚酰亚胺基材1浸渍在氨基硅烷(氨基丙基三甲氧基硅烷和氨基丙基三乙氧基硅烷)与氟硅烷偶联剂(十三氟癸基三甲氧基硅烷偶联剂和十七氟癸基三乙氧基硅烷偶联剂)的摩尔比为4:1，在甲苯中的重量浓度为10％的混合溶液中，在80℃下反应1小时，得到中间层2。将特氟龙涂布液通过浸涂法涂布至中间层2上，干燥获得厚度为30μm的特氟龙涂层3，从而获得疏水聚酰亚胺膜。水接触角为143度，耐擦性优异。比较例1将特氟龙涂布液通过浸涂法涂布至聚酰亚胺基材上，干燥获得厚度为30μm的特氟龙涂层，从而获得疏水聚酰亚胺膜。水接触角为136度，耐擦性差。各例获得的疏水聚酰亚胺膜的性能对比表如下：名称接触角耐擦性实施例1136优异实施例2142良好实施例3138优异实施例4143优异比较例1136差通过对比例可知，氨基硅烷偶联剂和氟硅烷偶联剂在聚酰亚胺表面的引入，主要是提高了特氟龙和聚酰亚胺的结合力，而接触角主要是有表面的特氟龙来提供，由于特氟龙较低的表面能，与聚酰亚胺的结合力差，因此造成耐擦性差的原因。当前第1页1 2 3