本发明属于聚酰亚胺
技术领域：
，具体涉及一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。
背景技术：
：由于目前微电子、光电显示器件、电池控制的集成度越来越高，对黑色聚酰亚胺保护膜的性能要求越来越高。但通用聚酰亚胺由于存在高度共轭结构，使其在可见光区有强烈的吸收而呈现金黄色，目前为止许多报道黑色聚酰亚胺薄膜的制备一般是在普通聚酰胺酸溶液中分散加入炭黑颗粒、碳纳米管、黑色金属氧化物、黑色有机染料经热亚胺化制得。这些方法虽然能够有效提高遮光性，但是，由于炭黑颗粒、碳纳米管、黑色金属氧化物存在较大的范德华力和表面能，宜团聚、沉淀，在聚酰胺酸溶液中分散性不好，导致制备的黑色聚酰亚胺薄膜电绝缘性能劣化，达不到当前新技术对材料性能越来越高的要求。而加入黑色有机染料在高温热亚胺过程中还会导致分解失色。中国专利文献cn109180936a公开了一种本征黑色聚酰亚胺薄膜，其采用的二胺单体为4,4’-二氨基二苯胺或者为4,4’-二氨基二苯醚和4,4’-二氨基二苯胺，该本征黑色聚酰亚胺薄膜具有良好的电绝缘性能，击穿强度超过200kv/mm。但是，遮光性一般，尤其是该结构的黑色聚酰亚胺薄膜力学性能不佳。技术实现要素：本发明的目的在于解决上述问题，提供一种同时具有较好的电学性能、力学性能以及光学性能的黑色聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。实现本发明目的的技术方案是：一种黑色聚酰亚胺薄膜，它是由二胺单体与二酐单体采用常规聚酰亚胺薄膜制备方法制得。所述二胺单体为1,4’-双（4-氨基苯胺基）苯和/或1,3’-双（4-氨基苯胺基）苯。所述二酐单体为3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐中的一种或者两种以上（含两种）。所述二胺单体与所述二酐单体的摩尔比为0.95∶1～1.05∶1。上述黑色聚酰亚胺薄膜的制备方法，具有以下步骤：①将二胺单体溶于有机溶剂中，搅拌形成均相溶液；所述二胺单体为1,4’-双（4-氨基苯胺基）苯和/或1,3’-双（4-氨基苯胺基）苯。②向步骤①制得均相溶液中分批加入二酐单体，搅拌反应生成聚酰胺酸溶液。③将步骤②制得的聚酰胺酸溶液经流延、涂覆、热固化得到黑色聚酰亚胺薄膜。上述步骤①中所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n’-二甲基甲酰胺、n,n’-二甲基乙酰胺、二乙二醇二甲醚、二甲基亚砜中的一种或者两种以上（含两种）。上述步骤②中所述二酐单体为3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐中的一种或者两种以上（含两种）。上述步骤②中所述反应温度为0～50℃，优选15～25℃。上述步骤②中所述反应时间为12～36h，优选20～30h。所述二胺单体与所述二酐单体的摩尔比为0.95∶1～1.05∶1。上述黑色聚酰亚胺薄膜在微电子、光电子、可穿戴设备、锂电池上的应用。具体包括无线充电天线绝缘保护膜、fpc覆盖膜、锂电池连接片覆盖膜等对绝缘性要求高的黑色聚酰亚胺保护膜，以及黑色耐高温标签、胶带用黑色聚酰亚胺基膜、太阳能吸收储能膜等。本发明具有的积极效果：本发明的黑色聚酰亚胺薄膜不仅具有较好的电学性能，而且具有较好的力学性能和光学性能，从而能够在微电子、光电子、可穿戴设备、锂电池等领域具有更为广泛的应用，尤其可应用在无线充电天线绝缘保护膜、fpc覆盖膜、锂电池连接片覆盖膜等对绝缘性要求高的黑色聚酰亚胺保护膜，以及黑色耐高温标签、胶带用黑色聚酰亚胺基膜、太阳能吸收储能膜等方面。具体实施方式（实施例1）本实施例的黑色聚酰亚胺薄膜的制备方法，具有以下步骤：①在一个装有机械搅拌器、温度计和氮气保护装置的5l三口圆底烧瓶中，加入290.37g的1,4’-双（4-氨基苯胺基）苯【1.0mol】和2l的n-甲基吡咯烷酮，搅拌形成均相溶液。②向步骤①得到的均相溶液中分批加入218.12g的均苯四甲酸二酐【1.0mol】，加完在室温（15～25℃，下同）下反应24h，然后用100ml的n-甲基吡咯烷酮冲洗残余物料，再采用1.0μm的微孔过滤器过滤，得到固含量为20%的聚酰胺酸溶液。③将步骤②得到的聚酰胺酸溶液涂覆到玻璃表面上，在鼓风烘箱中烘烤（50℃/30分钟，80℃/1小时，150℃/1小时，200℃/1小时，300℃/1小时），剥离，得到黑色聚酰亚胺薄膜。测试该黑色聚酰亚胺薄膜的相关性能，结果见表2。其中：拉伸强度采用岛津ags-10knj万能拉力机测试，实验速度为20mm/min。断裂伸长率采用岛津ags-10knj万能拉力机测试，实验速度为20mm/min。光透过率采用日立u-3210紫外分光光度计测试，测试波长为190～900nm。击穿强度采用中航时代zjc-50kv电压击穿试验仪测试，升压速率0.5kv/s，介质为空气。（实施例2～实施例5）各实施例的黑色聚酰亚胺薄膜的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于二胺单体和二酐单体，具体见表1。测试各实施例制得的黑色聚酰亚胺薄膜的相关性能，结果仍见表2。（对比例1～对比例2）各对比例的黑色聚酰亚胺薄膜的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于二胺单体和二酐单体，具体见表1。测试各对比例制得的黑色聚酰亚胺薄膜的相关性能，结果仍见表2。表1步骤①中的二胺单体步骤②中的二酐单体实施例11,4’-双（4-氨基苯胺基）苯【1.0mol】均苯四甲酸二酐【1.0mol】实施例21,3’-双（4-氨基苯胺基）苯【1.0mol】3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐【1.0mol】实施例31,4’-双（4-氨基苯胺基）苯【0.5mol】+1,3’-双（4-氨基苯胺基）苯【0.5mol】均苯四甲酸二酐【1.0mol】实施例41,4’-双（4-氨基苯胺基）苯【1.0mol】3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐【0.5mol】+3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐【0.5mol】实施例51,4’-双（4-氨基苯胺基）苯【1.0mol】3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐【1.0mol】对比例14,4’-二氨基二苯胺【1.0mol】均苯四甲酸二酐【1.0mol】对比例24,4’-二氨基二苯胺【0.5mol】+4,4’-二氨基二苯醚【0.5mol】均苯四甲酸二酐【1.0mol】表2拉伸强度断裂伸长率光透过率击穿强度实施例1159mpa39%0209kv/mm实施例2139mpa31%0.01%197kv/mm实施例3168mpa44%0218kv/mm实施例4144mpa35%0.02%193kv/mm实施例5151mpa39%0.01%202kv/mm对比例1107mpa15%0.1%224kv/mm对比例2111mpa17%0.8%230kv/mm当前第1页12