[发明专利]一种多孔性聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔性聚酰亚胺薄膜及其制备方法，多孔性聚酰亚胺薄膜中含氨基有机硅氧烷，多孔性聚酰亚胺薄膜的厚度为10~150μm，孔径为0.5~10μm，孔隙率为30%以上，葛尔莱透气度为20s以下。本发明制备方法简单，步骤易于操作，无需借助特定设备，以目前工厂现有成膜设备即可生产，有利于工业化实施，通过引入有机硅氧烷链段并以聚倍半硅氧烷微球为制孔模板制备得到的多孔性聚酰亚胺薄膜具有孔径可控、孔径分布均匀、力学性能优异的优点。

技术领域

本发明涉及一种多孔性聚酰亚胺薄膜及其制备方法，属于聚酰亚胺薄膜制备技术领域。

背景技术

近年来，聚酰亚胺树脂因其具有优异的介电性能、化学稳定性能和耐热性能受到广泛关注，其主要用于航空航天、电子、微电子工业领域；近来随着多孔材料的发展，多孔结构聚酰亚胺膜被进行广泛研究，进一步将其用作锂电池隔膜、过滤分离膜等。

以往，大多采用热降解法制备多孔聚酰亚胺膜，该方法通过使成孔物质热降解或蒸发而产生孔洞。例如日本专利JP2011-119058，于高压下在聚酰胺树脂预聚体中溶解二氧化碳气泡使溶剂形成液滴，预聚体成膜后通过蒸发热解除去液滴，在膜内形成孔洞，这样的方法在热解蒸发时再次加热，会使孔洞重新闭合，最终的孔洞均匀性较差。

中国专利CN101665580公开了一种聚酰亚胺多孔膜及包括该多孔膜的锂离子电池，该方法将该聚酰胺酸膜在高于成孔物质的分解温度下进行酰亚胺化；所述成孔物质选自苯甲酸多元醇酯、苯二甲酸二烷基酯、多元酸烷基酯、烷基磺酸苯酯、氯化石蜡和环氧大豆油中的一种或几种。但该方法成孔物质本身颗粒均一性较差，所形成的孔径一致性不够理想。

中国专利CN102844362公开了一种具有2个表面层和夹在中间的大孔层的三层结构多孔聚酰亚胺膜，其制孔机理为利用苯甲酸和聚丙烯腈在聚酰亚胺膜亚胺化过程中分段制孔。该方法复杂难控，亲水性基团引入水分进入薄膜，易造成聚酰胺酸分子多次副反应，并且多孔结构在热处理过程中同样易发生多次收缩，导致孔径不均匀。

此外，中国专利201410233062.7及201410233148.X均公开了电沉积聚酰胺酸制备三维有序多孔聚酰亚胺薄膜的方法，该方法以以二氧化硅微球为制孔模板制备聚酰亚胺薄膜，然后以蚀刻剂去除制孔模板形成孔结构，然而该方法中，二氧化硅微球难以生长形成大粒径，制得的孔结构微小，无法过滤微米级粒径的颗粒，并且该方法需借助ITO玻璃、金属板或硅片以及使用特殊的电沉积设备，难以通过现有的常规设备来实施，因此难以大型化生产。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供了一种多孔性聚酰亚胺薄膜及其制备方法，制备方法简单，步骤易于操作，制得的多孔性聚酰亚胺薄膜孔径在微米级范围内可控，孔径分布极均匀，可用作大粒径颗粒的过滤分离膜。

本发明采用如下技术方案：一种多孔性聚酰亚胺薄膜，所述多孔性聚酰亚胺薄膜中含氨基有机硅氧烷，多孔性聚酰亚胺薄膜的厚度为10～150μm，孔径为0.5～10μm，孔隙率为30％以上，葛尔莱透气度为20s以下。

进一步的，所述含氨基有机硅氧烷的质量为聚酰胺质量的0.1～5％，含氨基有机硅氧烷的结构为

多孔性聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)以二元胺和等摩尔比的四羧酸二酐为原料在强极性溶剂中制得聚酰胺酸溶液，加入聚酰胺质量0.1～5％的含氨基有机硅氧烷对聚酰胺酸进行改性，制得聚酰胺酸改性溶液；

(2)将聚倍半硅氧烷微球分散于有机分散剂中，制得微球分散液；

(3)将微球分散液与聚酰胺酸改性溶液混合，混合溶液中聚倍半硅氧烷微球的体积百分比为10-20％，通过浇铸、流延或狭缝挤出法制备纳米复合材料薄膜；