[发明专利]含无机纳米粉体的聚酰亚胺多层复合膜的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种耐热、绝缘材料，特别涉及一种含无机纳米粉体的聚酰亚 胺多层复合膜的制备方法。

背景技术：

聚酰亚胺是分子主链中含有酰亚胺环状结构的环链高分子化合物，是半梯 形结构的杂环化合物。由于构架中有芳香环，故聚合物有更高的热稳定性，也 是迄今为止在工业应用中耐热等级最高的聚合物材料。因聚酰亚胺分子中有十 分稳定的芳杂环结构单元，这使它具有其它高聚物无法比拟的优异的热性能、 机械性能和电性能，因此在电气绝缘、航空航天及微电子工业等领域获得广泛 的应用。然而随着科学技术的发展，对材料要求的提高也暴露出聚酰亚胺材料 自身存在的高热膨胀系数、低热导率和低耐电晕性，这限制了其更广泛的应用。

为了适应更高要求，需要不断合成一些新兴的聚酰亚胺材料，不仅希望发 展和改进其合成方法，更希望能够通过结构改性达到改变或控制聚酰亚胺性质 的目的。而新型聚酰亚胺合成比较困难，因此改进这一点的常用方法是将聚酰 亚胺中引进无机填料。近年来，聚酰亚胺/无机纳米复合材料得到了广泛研究， 氧化硅、氧化铝、氧化钛等纳米氧化物的加入极大地改善了聚酰亚胺薄膜的电 性能和热稳定性。但是，氧化物粉体的引入，给聚酰亚胺材料在微观结构上产 生了大量的结构性缺陷，往往降低了薄膜的力学性能。尤其当纳米粉体分散不 均匀时，对于薄膜性能的降低更为显著。

发明内容：

本发明的目的是提供一种含无机纳米粉体的聚酰亚胺多层复合膜的制备方 法，使用该方法制备的聚酰亚胺薄膜具有多层结构，且无机粉体在薄膜中的分 散均匀性非常好。该方法解决了聚酰亚胺薄膜引入无机填料后力学性能降低的 问题。

上述目的通过以下技术方案实现：

含无机纳米粉体的聚酰亚胺多层复合膜的制备方法，该方法包括步骤：

(1)无机纳米粉体的预处理：将无机纳米粉体及一定量硅烷偶联剂加入到 无水乙醇中，进行超声分散，并在一定温度下进行冷凝回流处理；

(2)以4，4′-二氨基二苯醚，均苯四甲酸二酐为原料单体溶于溶剂中， 聚合生成聚酰胺酸溶液；

(3)将预处理后的无机纳米粉体经超声分散于溶剂中，加入到聚酰胺酸 溶液中，制备出含无机纳米粉体的聚酰胺酸溶液；

(4)将含无机纳米粉体的聚酰胺酸溶液及纯聚酰胺酸溶液分别按顺序进行 铺膜，每次铺膜后都进行热亚胺化处理，直至达到所需的薄膜层数及厚度为止；

(5)将薄膜放入烘箱中于50-400℃进行热亚胺化处理得到含无机纳米粉体 的聚酰亚胺杂化多层复合膜。

所述的含无机纳米粉体的聚酰亚胺多层复合膜的制备方法，步骤(1)中所 用的纳米粉体选自纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化铝中的一种；所用的硅 烷偶联剂选自3-氨丙基三甲氧基硅烷，3-氨丙基三乙氧基硅烷，3-缩水甘油醚 氧基丙基三甲氧基硅烷，3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，N-2-氨乙基-3- 氨丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷中的一种。

所述的含无机纳米粉体的聚酰亚胺多层复合膜的制备方法，步骤(1)中所 用的硅烷偶联剂的重量为无机纳米粉体重量的1％-50％，反应温度为25-150℃， 超声搅拌时间为0.5-5小时。

所述的含无机纳米粉体的聚酰亚胺多层复合膜的制备方法，步骤(2)中合 成聚酰胺酸溶液的反应中，反应单体4，4′-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐的 摩尔比为1.0∶0.8-1.0∶1.2，反应温度为0-50℃，反应时间为0.5-30小时，所 用溶剂为N，N-二甲基乙酰胺。

所述的含无机纳米粉体的聚酰亚胺多层复合膜的制备方法，步骤(3)中所 述的将预处理后的无机纳米粉体经超声分散于溶剂中，所述的超声分散时间为 10-100分钟，所述的溶剂为N，N-二甲基乙酰胺。

所述的含无机纳米粉体的聚酰亚胺多层复合膜的制备方法，步骤(4)中所 述的铺膜，每层亚胺膜的热处理温度为50-200℃，热亚胺化时间为1-5小时。

所述的含无机纳米粉体的聚酰亚胺多层复合膜的制备方法，步骤(5)中所 述的热亚胺化反应中，反应温度为10-400℃，反应时间为1-20小时。

本发明的有益效果：