[发明专利]疏水聚酰亚胺膜及其制备方法

说明书

技术领域

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。

发明内容

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。