[发明专利]聚酰亚胺薄膜以及制备聚酰亚胺薄膜的方法

说明书

本发明涉及材料科学领域，公开了一种聚酰亚胺薄膜以及制备聚酰亚胺薄膜的方法，包括：将二酐单体、二胺单体与反应溶剂进行混合、缩合聚合反应得到聚酰胺酸溶液；将脱水剂、催化剂与聚酰胺酸溶液进行混合、预亚胺化反应，得到预亚胺化的聚酰胺酸溶液，经流延制得聚酰胺酸流延膜；或者，将聚酰胺酸溶液经流延制得聚酰胺酸流延膜，浸入亚胺化试剂进行第一亚胺化反应；对上述聚酰胺酸流延膜或第一亚胺化反应的产物进行双向牵伸，得到聚酰亚胺牵伸膜；在梯度升温的条件下，将聚酰亚胺牵伸膜进行第二亚胺化反应，得到聚酰亚胺薄膜。该方法可大幅提高聚酰亚胺薄膜在制备过程中的最大牵伸比，制得的聚酰亚胺薄膜具有优异的力学性能和较低的热膨胀系数。

技术领域

本发明涉及材料科学领域，具体涉及一种制备聚酰亚胺薄膜的方法、由该方法制得的聚酰亚胺薄膜。

背景技术

聚酰亚胺薄膜具有优异的力学性能、良好的热稳定性、化学稳定性、尺寸稳定性、电气绝缘性、耐辐射性能等优点，而被广泛应用在航空航天、微电子封装、电气绝缘、轨道交通等领域。目前封装基板用聚酰亚胺薄膜材料存在模量偏低、与金属导体热膨胀系数不匹配，在使用过程中容易引起金属与薄膜开裂、翘曲、变形等问题。因此，提高聚酰亚胺薄膜的模量、降低热膨胀系数仍是一个亟待解决的问题。

CN101407590A公开了一种高模量、低热膨胀系数聚酰亚胺杂化薄膜的制备方法，通过聚合、溶胶-凝胶法、缩合得到目的产物。聚合反应中原料采用刚性二胺与二酐，并引入二氧化硅。虽然二氧化硅的引入降低了杂化薄膜的热膨胀系数，但杂化薄膜的拉伸强度和断裂伸长率也随二氧化硅含量的增加而降低。

CN101358034A公开了一种尺寸稳定性型聚酰亚胺薄膜及其制备方法，通过将三种不同主链结构的聚酰胺酸溶液进行分子间混合得到热膨胀系数为18ppm/℃的聚酰亚胺薄膜，但其制备过程较为复杂。

CN111234528A公开了一种低热膨胀系数的透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法，所述的聚酰亚胺薄膜具有如下的结构单元：其中CG为含炔基或烯基的交联试剂。制备方法包括以下步骤：由二酐单体、二胺单体、含炔基或烯基的交联试剂，制备相应的聚酰胺酸或聚酰亚胺，然后通过流延法得到聚酰亚胺薄膜，最后通过热处理，得到低热膨胀系数高模量的可交联型的透明聚酰亚胺薄膜。

CN104927072A公开一种耐溶剂低热膨胀系数的聚酰亚胺薄膜及其制备方法，该聚酰亚胺薄膜的制备方法包括以下步骤：氮气保护下，制得粘稠的聚酰亚胺溶液，用间甲酚稀释后，在乙醇中析出，抽滤后，制得聚酰亚胺树脂，将制备的聚酰亚胺树脂用N,N-二甲基乙酰胺配置成溶液，用流延法将溶液均匀涂覆在洁净的玻璃板上，将玻璃板放置于干燥箱中，得到聚酰亚胺薄膜，然后将该聚酰亚胺薄膜热处理，得到耐溶剂低热膨胀系数的聚酰亚胺薄膜。然而，上述聚酰亚胺薄膜的制备过程中，用到毒性较大的间甲酚，对环境产生较大污染。

综上，现有技术公开的方法在降低聚酰亚胺薄膜热膨胀系数的同时会影响到聚酰亚胺薄膜的其他性能或涉及到毒性较大的溶剂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有聚酰亚胺薄膜模量较低、热膨胀系数较高的问题，提供一种制备聚酰亚胺薄膜的方法、由该方法制得的聚酰亚胺薄膜；该制备方法可大幅提高聚酰亚胺薄膜在制备过程中的最大牵伸比，由此制得的聚酰亚胺薄膜具有优异的力学性能和较低的热膨胀系数。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种制备聚酰亚胺薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将二酐单体、二胺单体与反应溶剂进行搅拌混合后，进行缩合聚合反应得到聚酰胺酸溶液；

(2-1)将脱水剂、催化剂与所述聚酰胺酸溶液进行混合后，进行预亚胺化反应，得到预亚胺化的聚酰胺酸溶液，将所述预亚胺化的聚酰胺酸溶液经流延制得聚酰胺酸流延膜；或者，

(2-2)将所述聚酰胺酸溶液经流延制得聚酰胺酸流延膜，并将所述聚酰胺酸流延膜浸入包含脱水剂和催化剂的亚胺化试剂中，进行第一亚胺化反应；