[发明专利]一种高强度高伸长率聚芳酰胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜及其制备方法，通过将对位聚芳酰胺树脂和断裂伸长率调节剂按一定比例溶解于浓硫酸中形成均一的高分子复合溶液，进行充分真空脱泡处理，在一定温度下，经衣架式或T型流延模头流延挤出成型、凝固、清洗、双向拉伸、烘干等系列工序，最终生产制备得到高断裂伸长率的高性能成品薄膜。本发明采用具有低结晶性、高韧性、塑性、耐温性和力学性能的高分子树脂，包括间位聚芳酰胺、聚芳噁二唑等作为断裂伸长率调节剂，引入到对位聚芳酰胺薄膜中能够有效破坏其结晶性和刚性，在不明显影响力学及热学等其他优势特性情况下，增强薄膜的韧性和抗撕裂性能，提高断裂伸长率，有效满足相关电子电气产品的实际需求。

技术领域

本发明涉及膜材料和高分子树脂薄膜成型技术领域，具体涉及一种高强度高伸长率聚芳酰胺薄膜及其制备方法。

背景技术

随着电子电气工业高速发展，相关设备及器件对耐高温绝缘膜材料性能要求更高。国内外目前大规模应用的耐高温薄膜主要为聚酰亚胺薄膜，但其生产工艺较为复杂、生产效率低、成本高，因此仍然需要开发更多低成本耐高温高性能薄膜材料。

芳香族聚酰胺(聚芳酰胺)具有芳香环和酰胺基团交替排列的分子结构，分子链中既含有刚性的芳环结构，又含有大量氢键，这种结构决定了其具备良好的力学性能、热稳定性和化学稳定性，是一种综合性能极为突出的高分子材料。主要应用品种有聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(对位芳纶,PPTA)和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(间位芳纶,MPIA)，已经广泛应用于航空航天、军事装备、建筑材料和绝缘材料等领域。对位聚芳酰胺因分子结构更为规整、分子链氢键作用和结晶能力较间位聚芳酰胺更强，所体现的性能更为优异，如具备更高力学强度和更好的热稳定性，其耐高温性能、力学性能可以完全媲美聚酰亚胺。

尽管对位聚芳酰胺的纤维形态产品对位芳纶已经成为世界上产量最大的高性能纤维，但尚未有商品化的对位聚芳酰胺薄膜面世，核心原因在于对位聚芳酰胺因其分子链排列规整、结晶度高，导致其断裂伸长率偏低，抗撕裂性能差，实用性不强。TadahiroFujita等人系统研究了对位芳香族聚酰胺薄膜制备方法(Polymer Engineering andScience,1989,29(18),1237)，并对该薄膜进行了充分的表征分析，证明其具有高强度、耐高温、低收缩率等极为突出的特性，但伸长率仅为25％，无显著实际应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服对位聚芳酰胺薄膜存在的本征断裂伸长率偏低的不足，通过将相对柔性分子链结构的高分子树脂复合在对位聚芳酰胺基体薄膜中，部分破坏分子结晶度，在不明显影响力学及热学等其他优势特性情况下，能够显著提升断裂伸长率，有效满足相关电子电气产品的实际需求，拥有良好的工业化应用前景。提供一种实用价值高、产业化前景好的复合对位聚芳酰胺薄膜及其制备方法，通过该方法及其相关配方能够生产出性能均一、厚度均匀、表面光滑平整且综合性能优异对位聚芳酰胺薄膜产品。

本发明第一方面提供一种高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜，由聚芳酰胺和柔性分子链结构的断裂伸长率调节剂复合而成。其中，聚芳酰胺为对位聚芳酰胺，所述断裂伸长率调节剂为具有柔性分子链结构的高分子树脂。

所述的浓硫酸的浓度为96～100％；

所述的断裂伸长率调节剂为不与浓硫酸反应的高分子，该高分子自身韧性和塑性较好，断裂伸长率较高；

优选地，所述的对位聚芳酰胺浆液的特性粘数为2～6.0dL/g，断裂伸长率调节剂高分子的特性粘数为1.5～2.5dL/g；

优选地，断裂伸长率调节剂是间位聚芳酰胺、聚芳噁二唑、聚砜基酰胺中的一种或几种的混合物。

其中，所述薄膜的复合是通过将对位聚芳酰树脂与断裂伸长率调节剂高分子按照0.5～20％重量比，在浓硫酸中溶解混合后，形成总浓度为10～20％，温度范围为70～95℃的复合溶液，经真空脱泡、衣架式模头流延挤出成型、凝固、清洗、双向拉伸、烘干工序制备。