[发明专利]一种可交联型聚酰亚胺纤维膜状胶粘剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种可交联型聚酰亚胺(PI)纤维膜状胶粘剂及其制备方法和应用。该PI纤维膜状胶粘剂是采用苯乙炔基封端的可溶性PI树脂溶液作为原料，通过静电纺丝工艺制备的。苯乙炔基封端的可溶性PI树脂则是通过采用含有柔性基团的芳香族二酐单体与含有酚酞结构的芳香族二胺单体聚合制备的。本发明得到的PI纤维膜状胶粘剂与传统的液状或者粉末状以及胶膜型PI胶粘剂相比，具有粘接强度高、易于储存与施工等优点。该PI纤维膜状胶粘剂可作为耐高温胶粘剂应用于个人防护用品，如口罩、防护服等，也可作为电子组件应用于航空、航天、光电子、微电子以及汽车等高技术领域。

技术领域

本发明涉及功能性纤维材料领域，更具体地，涉及一种可交联型聚酰亚胺纤维膜状胶粘剂及其制备方法与应用

背景技术

高温粘接是现代工业中经常会使用的一种场景。使用耐高温粘接剂是实现高温粘接的最为有效的途径之一。芳杂环高分子粘接材料以其高度共轭的结构特征以及强的分子内和分子间作用力在耐高温粘接材料中占有重要的地位。芳杂环高分子粘接材料可有效填补由于无机粘接材料的脆性以及常规高分子材料的低热稳定性而造成的鸿沟，在航空、航天、武器制造等高技术领域中得到了广泛的关注。常见的芳杂环高分子材料主要包括聚酰亚胺(PI)、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并噁唑(PBO)、聚喹噁啉(PQ)、聚苯基喹噁啉(PPQ)、聚苯并噁嗪(PBZ)等。这些材料在耐高温粘接领域均得到了研究，其中尤其以PI粘接材料的基础与应用研究最为深入。PI特指一类分子结构中含有酰亚胺环的有机高分子材料。刚性的酰亚胺环骨架结构赋予了其优良的综合性能，包括耐热及热氧化稳定性、宽广的温度范围内良好的力学与介电性能、优异的耐辐照与环境稳定性以及与金属和其它基材间良好的粘接强度等。这些优良特性使得PI用作耐高温粘接材料时具有明显优于其它高分子材料的特性。但PI粘接材料在应用过程中也存在一些显著的性能缺陷，如亚胺化(或固化)过程中由于溶剂或小水子水的挥发而造成的粘接体内部孔隙率高的问题、固化时间长、固化温度高的问题等。

此外，PI粘接材料按照应用形式的分类最为常用。其应用形式可分为液状、膏状、粉末状以及膜状等几类，上述应用形式均存在各自的优缺点。例如，液状PI粘接材料应用形式最为常见、配方广泛、易于使用；溶剂含量高、固化时间长、固化时易在胶粘层产生气孔。粉末状PI粘接材料易于存储、无溶剂、可精确计量用量，但配方较少，而且需要进行混合与加热来促进固化。膜状PI粘接材料溶剂含量低、易定型、废料少、厚度均匀，但仅限于平面胶接等。

归纳起来，现有PI粘接材料存在的问题主要包括如下两个方面：1)现有PI材料在有机溶剂中溶解性较差，实际应用中通常以其可溶性前驱体—聚酰胺酸(PAA)形式加以使用。PAA胶粘剂的固含量通常低于30wt％。因此PAA型粘接剂高温固化时一方面要脱除溶剂；另一方面要高温脱水亚胺化，因此易在粘接层形成孔洞、气泡等缺陷，进而影响粘接强度；2)现有可溶性PI(SPI)树脂在有机溶剂中的溶解度也通常低于30wt％，因此可溶型PI粘接剂高温固化时也存在大量溶剂挥发引起的粘接层缺陷问题。因此，如何实现PI粘接材料的无溶剂或少溶剂化成为目前高性能PI粘接材料研究领域内的热点课题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种交联型聚酰亚胺纤维膜状胶粘剂。电纺纤维膜本身不含或含有极少量溶剂，因此在高温粘接时可以避免因溶剂挥发而引起的胶膜缺陷，同时保证粘接过程中具有较高的留膜率，从而可获得良好的粘接强度。此外，通过分析超细纤维膜的微观与宏观结构特征可以发现，这类材料具有高比表面积、高度缠结、高柔性、无溶剂等结构特征，而这些结构特征正是粘接材料所需要的。

因此，本发明的技术方案，依托聚酰亚胺纤维膜自身结构特征，结合静电纺丝制备工艺，制备出了粘接强度高、耐高温的粘接材料，克服了现有技术中PI粘接材料溶剂量大的缺陷。

另外，本发明提供的可交联型聚酰亚胺纤维膜状胶粘剂采用苯乙炔基封端的可溶性聚酰亚胺树脂溶液作为原料，再通过静电纺丝工艺制备。而苯乙炔基封端的可溶性聚酰亚胺树脂则是通过采用含有柔性基团的芳香族二酐单体与含有酚酞结构的芳香族二胺单体以及含有苯乙炔基的封端剂经过聚合反应制备。