[发明专利]一种全有机PI/PVDF薄膜复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种全有机PI/PVDF薄膜复合材料的制备方法，其主要步骤如下：(1)将有机二酐与有机二胺溶解于有机溶剂得聚酰胺酸前驱体溶液(PAA)，然后用氨基类硅烷偶联剂反应封端。(2)全氟类硅烷偶联剂逐滴加入硅烷封端PAA溶液中，通过反应的自催化水解，进行分子间硅醇基缩合，通过化学键结合在一起。(3)用有机溶剂超声溶解不同含量的PVDF,加入到反应体系中，控制整个反应体系的固含量为15％‑20％，搅拌24小时，程序化升温至300℃，得到高介电常数、低介电损耗PI/PVDF薄膜复合材料。本发明生产工艺简单，通过在体系中引入全氟类硅烷偶联剂，实现了PVDF在反应体系中填充量的增加，同时提高了在薄膜中的分散性和稳定性，扩大了复合薄膜材料在微电子领域的应用。

技术领域

本发明涉及薄膜复合材料技术领域，具体涉及一种全有机PI/PVDF薄膜复合材料的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)是一种具有优异热稳定性、良好的耐化学和辐射性能、机械和电气性能的高性能材料，同时又由于其良好的柔韧性和易于加工的特点，因此可作为理想的基体材料。然而，PI的介电常数一般小于4，这限制了其在电子领域的应用，尤其是在储能和转换设备(如电容器和薄膜晶体管)中。

PVDF(聚偏氟乙烯)聚合物分子链间排列紧密，链间碳氟键中的氟原子与氢离子形成稳定牢固的结合，使其具有良好的化学稳定性、电绝缘性能，低摩擦系数、耐腐蚀性强等特点使制作的设备能满足TOCS以及阻燃要求，被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送，而且在极端严酷与恶劣的环境中有很高的抗褪色性与抗紫外线性能。

PVDF(聚偏氟乙烯)由于化学结构中以碳氟化学键具有的独特极性，使PVDF具有较高的介电常数(10-14)。为了获得高介电常数，低介电损耗的高分子复合材料，因此可将PVDF用于提高聚合物的介电常数。为了获得具有上述性能的复合材料，可以采取使用聚酰亚胺(PI)作为基体，PVDF作为增强材料来制备全有机高介电复合材料，该材料可作为薄膜电容器在众多电子器件如扬声器中得到应用。

然而以聚酰亚胺为基体制备高介电常数复合薄膜材料时，高温亚胺化过程中(200℃-350℃)，会导致PVDF的不均匀分散，甚至会出现相分离，这直接影响到复合材料的成膜性和介电性能。制备高介电常数复合薄膜材料时存在的上述缺点，最终将限制其实际应用。

发明内容

本发明所要解决的问题是：PVDF和PI材料结构上差异将导致材料微结构不均一，降低材料性能。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种全有机PI/PVDF薄膜复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤，

(1)、将有机二酐与有机二胺溶解于有机溶剂中得聚酰胺酸前驱体溶液；

(2)、然后用氨基类硅烷偶联剂与聚酰胺酸前驱体溶液反应封端，其中氨基类硅烷偶联剂的质量为总质量的0.3％-3.2％；

(3)、将占总质量为0.7％-4.8％的全氟类硅烷偶联剂，逐滴加入到氨基类硅烷偶联剂封端的前驱体溶液中搅拌，通过反应的自催化水解，进行分子间硅醇基缩合，通过化学键结合在一起；

(4)、用有机溶剂超声溶解PVDF,使加入到反应体系中PVDF的含量占总固体含量的1％-30％，控制整个反应体系的固含量为15％-20％，搅拌后程序化升温至300℃，得到表面形态完整的复合材料薄膜。

优选的，所述有机二酐为4,4'-联苯醚四羧酸二酐、2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、4,4'-(六氟异丙基)四羧酸二酐、1,2,4,5-苯四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐中的一种或多种。

优选的，所述步骤(1)中溶解温度为10℃-60℃，有机二酐与有机二胺摩尔量比为(1.01-1.1):1，有机溶剂的质量为有机二酐与有机二胺的质量之和的5-8倍。