[发明专利]一种无色高透明型的聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种聚酰胺酸及其制备方法，还涉及一种上述聚酰胺酸亚胺化而成的聚酰亚胺，还涉及一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

我国对聚酰亚胺的研究开发始于1962年，1963年漆包线问世，1966年后薄膜、模塑料、粘合剂相继问世。到目前为止，研究开发形成合理的格局，长春应用化学研究所以聚联苯四甲酰亚胺的研究开发为主，中科院化学所专门从事PMR聚酰亚胺的研究开发，四川联合大学(成都科技大学)研究双马来酰亚胺树脂及制品，西北工业大学以聚氨基酰亚胺的研究开发为主，上海市合成树脂研究所以研究开发聚均苯四甲酰亚胺、聚醚酰亚胺为主，桂林电器科学研究所以研究开发聚酰亚胺薄膜的流延装置为主。据不完全统计，聚酰亚胺的研究开发和应用单位约50多家，主要研究生产厂家约20家。生产发展已初具规模，目前全国生产能力已达700t/a，随着我国航空、航天、电器、电子工业和汽车工业的发展,聚酰亚胺行业也会有大的发展。

无色高透明性聚酰亚胺(PI)是功能性聚酰亚胺材料研究领域内的热点研究话题之一。无色透明性PI材料在许多高技术领域中均具有广泛的应用，例如在光纤通讯领域内用于制作光波导管，在航空航天领域用作太阳能电池阵列的基板材料以及天线反射/收集器材料等。但是传统的聚酰亚胺膜材很难做到高透明性，如以均苯四酐和4,4'-二苯醚二胺合成的聚酰亚胺(PMDA/4,4’-ODA)为代表的那样，通常的聚酰亚胺的可见光吸收端延长至500nm左右，着色成黄褐色或茶褐色。故需要在保持聚酰亚胺原有的特性上进行改性开发新品，以提高聚酰亚胺材料的透明性。

另外，聚酰亚胺由四酸二酐与二胺聚合而成，合成方法有一步合成法、二步合成法、三步合成法和气相沉积法，其中气相沉积法是二胺和二酐的蒸气在高温下分别单独送入混炼室，混合生成薄膜，是由单体直接合成PI涂层的方法。此法需要高温，控制比较困难。也需要对聚酰亚胺的制备方法进行改进。

发明内容

本发明的第一个目的是克服现有聚酰亚胺材料着色成黄褐色或茶褐色，透光性低的缺陷，提供一种无色高透明型的聚酰亚胺薄膜，还提供了一种用于制备上述聚酰亚胺薄膜的聚酰亚胺和聚酰胺酸。本发明的第二个目的是克服现有聚酰亚胺制备工艺难控制的缺陷，提供了一种采用聚酰胺酸溶液热胺化制备成聚酰亚胺薄膜的制备方法，易控制。

本发明的第一个方面是提供了一种聚酰胺酸，由摩尔比为0.9-1∶1的芳香族四酸二酐和芳香族二胺反应制备而成，其中，所述芳香族四酸二酐为式A、式B或式C所示化合物：

所述芳香族二胺为1,4-双(3'-氨基-5'-三氟甲基苯氧基)联苯。

本发明的第二个方面是提供一种聚酰亚胺，由本发明第一个方面所述的聚酰胺酸亚胺化制备而成。

本发明的第三个方面是提供一种聚酰胺酸溶液含有本发明第一个方面所述的聚酰胺酸和有机溶剂。

优选地，所述聚酰亚酸溶液的固含量为22-28％。

优选地，所述聚酰亚酸溶液的固含量为25％。

优选地，所述聚酰亚酸溶液的表观粘度为15500-20000CPS。

优选地，所述有机溶剂为非质子极性溶剂，所述非质子极性溶剂为化工领域常用的非质子极性溶剂。例如可以为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜等中的一种或多种。

本发明的第四个方面是提供一种本发明第三个方面所述的聚酰胺酸溶液的制备方法，将芳香族二胺溶解在有机溶剂，惰性气体保护下加入芳香族四酸二酐，搅拌反应15-22h，既得。

优选地，对所得产品进行脱泡处理。

优选地，对所得产品进行过滤处理，以除掉可能存在的不溶物。

本发明的第五个方面是提供一种聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜含有本发明第二个方面所述的聚酰亚胺。

本发明的第六个方面是提供一种本发明第五个方面所述的聚酰亚胺薄膜制备方法，将本发明第三个方面所述的聚酰胺酸溶液、或由本发明第四个方面所述的制备方法制得的聚酰胺酸溶液涂覆在支持体上，热胺化，既得。

优选地，采用阶梯升温法使聚酰胺酸溶液胺化成聚酰亚胺薄膜。

进一步优选地，阶梯升温程序如下：

1-3h内升温至200℃，恒温0.5-2h；然后0.2-1h内升温至300℃，恒温0.2-1h；再0.5-2h内升温至350℃，恒温0.5-2h；最后2-4h内降温至室温。