[发明专利]一种表面导电热固性聚酰亚胺复合膜制备方法

说明书

本发明公开了一种制备表面导电热固性聚酰亚胺复合膜的方法。该制备方法工艺过程简单，解决了热固性聚酰亚胺自金属化实现表面导电性的技术困难：分子量低导致离子交换时基底碎裂，羧酸基团含量低导致离子交换性差、从而进一步影响导电性。该方法所得到的热固性聚酰亚胺复合膜兼具表面完整性和导电性，表面电阻可低至0.46Ω·sq^‑1，且金属/聚酰亚胺基底界面结合力强。

技术领域

本发明是一种表面导电热固性聚酰亚胺复合膜制备方法，属于复合材料技术领域。

技术背景

聚酰亚胺复合材料是以聚酰亚胺材料为基体或基底的复合材料，耐热稳定性和化学稳定性优异，在航空发动机、航空、航天、兵器和船舶等领域得到广泛应用。聚酰亚胺复合材料结构多样，当以聚酰亚胺为基体、在基体表面附加异质层后，可得到聚酰亚胺复合膜。具有表面导电性的聚酰亚胺复合膜可应用于电磁屏蔽和抗雷击等技术领域。为了获得表面导电聚酰亚胺复合膜，可采取表面电镀或涂布导电涂层的方法，但这些方法存在工艺复杂和导电层/树脂界面薄膜的问题。例如，专利“工程塑料表面金属化电镀方法”(CN110904428A)提供了一种通过碱洗表面改性，再利用化学气相沉积法为工程塑料表面金属化电镀的方法，该方法虽然可以改善树脂的表面导电性，但工艺步骤复杂。专利“一种导电涂料及其制备方法”(CN110591462A)提供了一种向基体树脂中掺杂导电体制备导电涂料以改善塑料基体表面导电性的方法，该方法虽然可以改善树脂的表面导电性，但涂布涂料后增重明显，且涂层与基体之间存在剥离的风险。

离子交换-热还原自金属化法是实现聚酰亚胺材料表面导电化的简单而有效的方法，其利用了聚酰亚胺前驱体聚酰亚胺酸(PAA)中羧酸基团与特殊金属离子之间的交换性，专利(CN106283615A)和文献(Journal of Physical Chemistry B,2008,112(18):5575-5584)均报道了热塑性聚酰亚胺的离子交换自金属方法。热固性聚酰亚胺相比热塑性聚酰亚胺，耐热性更高，加工工艺性更强，相应表面导电复合膜将具备更高耐温能力。然而，热固性聚酰亚胺及其前驱体PAA分子量低，薄膜韧性和连续性差，离子交换易导致基底碎裂；同时，热固性PAA中羧酸基团含量低，离子交换性差。这两种结构特点使得热固性聚酰亚胺自金属化技术难度大，难以得到兼具表面导电性和完整性的热固性聚酰亚胺复合膜。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题提供了一种表面导电热固性聚酰亚胺复合膜的制备方法，其目的使热固性聚酰亚胺复合膜兼具表面导电性和表面完整性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种制备表面导电热固性聚酰亚胺复合膜的方法的步骤如下：

步骤一、在二甲基乙酰胺中加入二胺、二酐和酸酐封端剂，室温下反应5h-7h，得到聚酰胺酸溶液；

步骤二、将步骤1中所述聚酰胺酸溶液涂覆或流延成膜，挥发溶剂后制得聚酰胺酸半干膜；

步骤三、配制银氨溶液，浓度范围为0.01M～0.02M，调整溶液pH值为8.5-10.4；

步骤四、将步骤二中所述的聚酰胺酸半干膜浸入步骤三中所述的银氨溶液中进行离子交换3min～10min，取出后用去离子水淋洗表面至表面pH值在7～8范围内，制得表面负载有银离子的聚酰胺酸半干膜；

步骤五、将步骤四中所述的表面负载有银离子的聚酰胺酸半干膜进行热处理，得到表面导电热固性聚酰亚胺复合膜。

在一种实施中，步骤一中所述在二甲基乙酰胺中加入二胺、二酐和酸酐封端剂后，聚酰胺酸溶液中聚酰亚胺的分子量为10000g·mol^-1～20000g·mol^-1。