[发明专利]具有低膨胀系数的聚酰亚胺纳米纤维同质增强的聚酰亚胺薄膜的制备方法

说明书

本发明提供一种具有低膨胀系数的聚酰亚胺纳米纤维同质增强的聚酰亚胺薄膜的制备方法，在保证PI薄膜的无色、高透明性前提下，膨胀系数显著下降。所述制备方法包括以下步骤：(1)将第一部分热塑性聚酰亚胺溶于第一部分非质子极性溶剂中，得到聚酰亚胺纺丝液，在导电基材上纺丝，使纺丝纤维沿平面排列成网络，然后干燥，得到在导电基材表面排列的聚酰亚胺纳米纤维；(2)将第二部分热塑性聚酰亚胺溶于第二部分非质子极性溶剂中，得到聚酰亚胺浇注溶液，浇注在步骤(1)所得覆有聚酰亚胺纳米纤维的导电基材上，流延成膜，在不超过220℃温度下热处理后得到所述聚酰亚胺纳米纤维同质增强的聚酰亚胺薄膜。

技术领域

本发明涉及高透明低膨胀系数聚酰亚胺薄膜的制备方法，特别涉及一种具有低膨胀系数的聚酰亚胺纳米纤维同质增强的聚酰亚胺薄膜的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)薄膜以其耐高、低温、耐腐蚀和优异的力学性能、在航空、电子和电器行业有着广泛的用途。随着电子和光电显示器件微型化、薄型化、高性能化及特殊功能化的快速发展，对聚酰亚胺透明性和尺寸稳定性提出了更高的要求。降低热膨胀系数低、提高聚酰亚胺透明型并且维持较高热稳定性已成为柔性电子器件发展过程中迫切解决的问题。

目前商业化可应用的透明PI大多数膨胀系数在60ppm以上，为改善透明聚酰亚胺的热膨胀性能，通常使用单体设计或寻求特殊的加工途径如浇注成膜使聚酰亚胺分子链沿流动方向发生取向，提高链的规整性，或者在成膜过程中双向拉伸，使分子链取向从而达到降低热膨胀系数的目的。中国专利文献CN1258690A公开了一种超低热膨胀系数的PI/粘土纳米复合膜的制备方法，粘土纳米需要先经有机化才能使用，并且由于纳米颗粒在分散到复合体系的过程中存在一定程度的聚集倾向，很难达到纳米尺度的分散，这样会降低所得PI膜的透明性，颜色也会发生变化。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：截至目前，文献报道的方法在保证PI透明性的前提下热膨胀系数的降低幅度都是有限的。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种具有低膨胀系数的聚酰亚胺纳米纤维同质增强的聚酰亚胺薄膜的制备方法，在保证PI薄膜的无色、高透明性前提下，膨胀系数显著下降。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种具有低膨胀系数的聚酰亚胺纳米纤维同质增强的聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将第一部分热塑性聚酰亚胺溶于第一部分非质子极性溶剂中，得到聚酰亚胺纺丝液，在导电基材上纺丝，以导电基材表面作为X-Y轴平面，使纺丝纤维沿X-Y轴平面排列成网络，然后在180-220℃范围内干燥至恒重，除去所述第一部分非质子极性溶剂，得到在导电基材表面排列的聚酰亚胺纳米纤维；

(2)将第二部分热塑性聚酰亚胺溶于第二部分非质子极性溶剂中，得到聚酰亚胺浇注溶液，浇注在步骤(1)所得覆有聚酰亚胺纳米纤维的导电基材上，流延成膜，在不超过220℃温度下热处理后得到所述聚酰亚胺纳米纤维同质增强的聚酰亚胺薄膜。

热塑性PI可根据现有技术制得。优选的，所述热塑性聚酰亚胺按下述方法制得：将反应单体二酐和二胺按等摩尔比加入到离子液体中；进行缩聚反应，提纯得到分子量为4-5万的聚酰亚胺粉末，其中反应单体二胺和二酐的总质量与离子液体的质量比为(10-30):100。

进一步优选的，所述二胺为2,2'-双氟甲基-4,4'-联苯二胺或环己烷二胺，所述二酐为4,4'-六氟异丙基邻苯二甲酸酐、3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐或3,3',4,4'-联苯四酸二酐。

进一步优选的，所述的离子液体为：氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑、1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑四氟硼酸盐、1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑六氟磷酸盐或1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑醋酸盐。