[发明专利]一种表面覆载高粘结性致密二氧化硅层的聚酰亚胺薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种表面覆载高粘结性致密二氧化硅层的聚酰亚胺（PI/SiO₂）薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：在聚酰胺酸（PAA）溶液中加入二氧化硅（SiO₂）前驱体化合物溶液；二氧化硅（SiO₂）前驱体化合物溶液的添加量以转化后的二氧化硅理论质量计，最终产物中二氧化硅占聚酰亚胺质量的20~70%；

B：将A步骤制得的PAA/ SiO₂前驱体溶液经静电纺丝制成PAA/ SiO₂前驱体纳米纤维膜；

C：以聚酰亚胺（PI）薄膜为基底，采用碱性溶液对其进行表面碱解开环处理，然后酸化，得到表面为PAA改性层的PI薄膜；

D：在无水干燥环境中，将B步骤制得的PAA/SiO₂前驱体纳米纤维膜铺展于步骤C中制得的表面为PAA改性层的PI薄膜上，然后在其上喷涂由二氧化硅前驱体化合物和PAA良溶剂组成的混合溶液；二氧化硅前驱体化合物和PAA良溶剂的质量比为2.05~2.5:1，混合溶液的喷涂量为42~58g每克PAA纳米纤维膜；

E：将步骤D得到的复合膜置于湿度可控的密闭容器中进行缓慢水解；密闭容器中湿度小于45%RH，时间为20~36h，温度为室温；

F：将步骤E得到的复合膜经热处理，即可得到表面覆载高粘结性致密二氧化硅层的聚酰亚胺薄膜；

所述表面覆载高粘结性致密二氧化硅层的聚酰亚胺薄膜的基底层为聚酰亚胺层，表层为SiO₂层，所述表层的厚度为1~5μm；过渡层为聚酰亚胺和二氧化硅构成的互穿网络结构，所述过渡层的厚度为300nm~2μm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表层的厚度范围为1.5~4.5μm；所述过渡层的厚度为500nm~1.5μm。

3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A中合成的聚酰胺酸溶液固含量为8-30%。

4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A中合成的聚酰胺酸溶液固含量为10-15%。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A与D中采用的二氧化硅前驱体为正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯、正硅酸四丁酯和四氯化硅中的一种或多种，纯度为分析纯。

6.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，二氧化硅（SiO₂）前驱体化合物溶液的添加量以转化后的二氧化硅理论质量计，最终产物中二氧化硅占聚酰亚胺质量的25%~60%。

7.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B中PAA/SiO₂前驱体纳米纤维膜的厚度为10~60μm。

8.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B中PAA/SiO₂前驱体纳米纤维膜的厚度为12~50μm。

9.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B中PAA/SiO₂前驱体纳米纤维膜的厚度为15~40μm。

10.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤C中的碱性溶液为氢氧化钠和氢氧化钾的水溶液，浓度为0.5~2mol/L，刻蚀时间为5~30 min；所述酸化的溶液为乙酸水溶液、盐酸水溶液中的一种，浓度为0.5~1.5wt%，酸化时间为10min~3h；PAA改性层的厚度为0.5~3μm。

11.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤C中的碱性溶液为氢氧化钠和氢氧化钾的水溶液，浓度为0.8~1.5mol/L，刻蚀时间为7~20min；所述酸化的溶液为乙酸水溶液、盐酸水溶液中的一种，浓度为0.5~1.2wt%，酸化时间为20min~2h；PAA改性层的厚度为0.7~2.5μm。