一种用于制备人工石墨膜的聚酰亚胺薄膜及其制备方法与流程

文档序号:12641671阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于制备人工石墨膜的聚酰亚胺薄膜,其特征在于,所述聚酰亚胺薄膜由包括二胺单体、二酐单体以及无机填料的原料制成;其中,

所述的二胺单体包含占二胺单体0~75%摩尔的对苯二胺;

所述的二酐单体包含占二酐单体40%~100%摩尔的均苯四甲酸二酐;

所述的无机填料均匀分散在所述的聚酰亚胺薄膜中,占所述聚酰亚胺薄膜的固体重量的0.15~3.0%,包括0.1~2.5%重量的含钙化合物和0.05~0.5%重量的过渡金属氧化物;

所述的聚酰亚胺薄膜的结晶度<10%,其典型XRD谱图特征为在衍射角0-60°的测量范围内无明显结晶衍射峰,并且所述的聚酰亚胺薄膜在低至2300℃条件下可石墨化,其热膨胀系数<40ppm/℃;

所述的聚酰亚胺薄膜经过石墨化及压延后获得的石墨膜具有下述力学性能:断裂伸长率≥3%,拉伸强度≥40Mpa,纵、横向的差异小于15%;并且所述的石墨膜的模量≤2000MPa。

2.如权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜,其特征在于,所述的含钙化合物为任意一种选自磷酸氢钙、磷酸三钙、次磷酸钙、焦磷酸钙、偏磷酸钙和碳酸钙的化合物;

所述的过渡金属氧化物为任意一种选自氧化铁、四氧化三铁、五氧化二钒和二氧化钛的氧化物。

3.如权利要求2所述的聚酰亚胺薄膜,其特征在于,所述的含钙化合物为磷酸氢钙;所述的过渡金属氧化物为氧化铁。

4.如权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜,其特征在于,所述的无机填料的粒度分布范围为0.01~10μm,平均粒径分布范围是0.05~6.0μm。

5.如权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜,其特征在于,所述原料中对苯二胺占所述二胺单体的摩尔比为10~60%;均苯四甲酸二酐占所述二酐单体的摩尔比为50~100%。

6.如权利要求5所述的聚酰亚胺薄膜,其特征在于,所述原料中对苯二胺占所述二胺单体的摩尔比为30~50%。

7.如权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜,其特征在于,所述原料中,除对苯二胺以外,所述的二胺单体还包括选自4,4’-二氨基二苯醚,4,4’-二氨基二苯砜,4,4’-二氨基二苯甲酮,3,4’-二氨基二苯醚,2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯和3,3’-双(三氟甲基)-4,4-二氨基联苯中的一种或两种以上的组合。

8.如权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜,其特征在于,所述原料中,除均苯四甲酸二酐以外,所述的二酐单体还包括选自3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐,2,3,3’,4’-二苯醚四甲酸二酐,3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐和4,4’-硫代邻苯二甲酸酐中的一种或者两种以上的组合。

9.如权利要求7或8所述的聚酰亚胺薄膜,其特征在于,除对苯二胺以外,所述的二胺单体还包括4,4’-二氨基二苯醚;除均苯四甲酸二酐以外,所述的二酐单体还包括3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐。

10.一种制备权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜的方法,其特征在于:

1)制备聚酰胺酸树脂:在二酐单体和二胺单体材料中加入3~6倍重量的二甲基乙酰胺溶剂,发生缩合反应,得到聚酰胺酸树脂溶液;其中,

所述的二胺单体包含占二胺单体0~75%摩尔比的对苯二胺;

所述的二酐单体包含占二酐单体40%~100%摩尔比的均苯四甲酸二酐;

2)制备含无机填料的浆料:以二甲基乙酰胺作为溶剂,加入含钙化合物无机填料并使得该无机填料在所述溶剂中均匀分散,制得含有5~30%重量的含钙化合物的浆料A;

以二甲基乙酰胺作为溶剂,加入过渡金属氧化物无机填料并使得该无机填料在溶剂中均匀分散,制得含有5~30%重量的过渡金属氧化物的浆料B;

3)混合:向步骤1)制备的聚酰胺酸树脂溶液中,加入步骤2)制备的浆料A和浆料B,并混合均匀,得到混合液;

4)将步骤3)所得的混合液流涎涂布,脱除部分溶剂得到聚酰胺酸凝胶膜,双向拉伸该凝胶膜,再经常规的热亚胺化处理;

或者往步骤3)所得的混合液中加入催化剂和脱水剂后流涎,脱除部分溶剂得到聚酰胺酸凝胶膜,双向拉伸该凝胶膜,再经常规的化学亚胺化处理;

其中,所述的双向拉伸在纵、横两个方向上的拉伸比为0.9~1.2;

最后获得所述的聚酰亚胺薄膜。

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