[发明专利]一种高强度高耐热聚酰亚胺微孔薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种高强度高耐热聚酰亚胺微孔薄膜及其制备方法。将二酐与两种二胺在有机溶剂中共聚反应，并在反应过程中加入一定量的致孔剂，最终制得聚酰胺酸树脂溶液，将所得的树脂溶液涂覆成膜，并进行热处理和热亚胺化处理，便得到聚酰亚胺微孔薄膜。其中芳杂环二胺2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并噁唑或2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑的含量占二胺总摩尔量的20％～60％。本发明得到的聚酰亚胺薄膜玻璃化转变温度高，耐热性能好，机械性能优良。实验结果表明，本发明得到的聚酰亚胺微孔薄膜表面平滑，泡孔分布均匀，泡孔尺寸范围为5μm～30μm，拉伸强度为20MPa～80MPa，玻璃化转变温度＞300℃；5％热失重温度为510℃～550℃。

技术领域

本发明涉及一种高强度高耐热聚酰亚胺微孔薄膜及其制备方法，属于高分子材料制备领域。

背景技术

多孔高分子材料是高分子材料领域的重要分支，聚酰亚胺多孔材料具有优异的耐热、隔热、降噪、抗冲击、尺寸稳定、透波性能和阻燃等优良特性，可作为介电、吸波、隔音隔热和阻燃材料有着广泛的应用。尤其是在航空航天飞机、水面舰艇、潜艇、轨道交通和微电子等尖端技术领域。在一些特种应用领域，需要其具有更为优异的机械性能、耐高温、耐辐射性能、耐湿热和化学稳定性。然而，一般聚酰亚胺微孔薄膜材料的的玻璃化转变温度在260℃以下，力学性能也不佳，尚不能满足特种技术领域的特殊需求。

目前制备聚酰亚胺微孔材料的主要方法有超临界流体法，相分离法和添加致孔剂法几种。中国专利CN102702562,CN102702561,CN103467984和文献资料(Xiaowen Li,Structure and dielectric properties of polyimide/silica nanocompositenanofoam prepared by solid-state foaming.Journal of applied polymerscience.2015.DOI:10.1002)和(B.Krause.Ultralow-k dielectrics made bysupercritical foaming of thin polymer films，Advanced Materials.2002,14,1041-1046)公开了一种利用超临界流体制备低密度热塑性聚酰亚胺微发泡材料的方法，此方法具体过程为先在高压釜中，使用超临界二氧化碳、氮气、氩气等惰性气体对热塑性聚酰亚胺树脂基体进行饱和，使聚酰亚胺薄膜中形成泡核，然后迅速泄压至常压，在加热条件下使泡核生长进行发泡，从而得到微孔聚酰亚胺薄膜材料。但此工艺的设备成本较高，另外该方法存在二氧化碳在聚酰亚胺基体中溶解度较低和难以控制泡孔尺寸均匀分布的问题。

文献资料(Jianqiang Ling,Facile preparation of lightweightmicrocellular polyetherimide graphene composite foams for electromagneticinterference shielding.Applied Materials Interfaces.2013,5,2677-2684)和(HejinWang,Preparation of thermal stable porous polyimide membranes by phaseinversion process for lithium-ion battery.Polymer.2013,54,6339-6348)使用相分离法制备聚酰亚胺微孔薄膜材料，但这种方法对工艺要求较高，容易形成指状通孔难以制备尺寸均一的聚酰亚胺薄膜材料。

中国专利CN104868078，CN104910149，CN101270226，CN1807510,CN101456967公开了一种通过添加致孔剂来制备微孔聚酰亚胺薄膜材料的方法，其具体过程为在制备聚酰胺酸溶液的过程中加入致孔剂，成膜之后再通过化学或物理方法除去致孔剂从而得到聚酰亚胺微孔薄膜。但这些方法所使用二酐和二胺均为常规单体，所制得的微孔薄膜的玻璃化转变温度均在250℃左右，长期可使用可耐高温程度为200℃左右，另外也有所产生的泡孔结构不均一和力学性能差等问题。