[发明专利]一种高介电强度间位芳纶薄膜的制备方法

说明书

本发明属于高性能膜材料领域，具体公开了一种高介电强度间位芳纶薄膜的制备方法，包括以下步骤：聚合液的制备和间位芳纶薄膜的制备；这种间位芳纶薄膜的厚度为5‑200um，介电强度可达30～50kV/mm，呈透明状、结构致密、膜中无气泡或微孔。本发明通过控制间位芳纶薄膜的制备工艺参数，克服了间位芳纶自身结晶行为、粘度和溶剂的限制，解决了间位芳纶薄膜成型困难、工艺复杂、易破损、易卷曲变形的问题，本发明提供的间位芳纶薄膜的制备方法具有设备简单、工艺温和、操作便捷、厚度均匀可控等特点，有效提高了间位芳纶薄膜制备技术的成熟度。

技术领域

本发明属于高性能膜材料领域，具体涉及一种高介电强度间位芳纶薄膜的制备方法。

背景技术

间位芳纶具有优异的耐高温性、良好的尺寸稳定性、优良的可纺性、防火性和耐腐蚀性等特点，广泛的应用于高温过滤、汽车胶管、消防服、变压器绝缘材料、蜂窝结构材料等领域。

薄膜材料种类繁多应用广泛，间位芳纶薄膜具有柔韧、耐高温、尺寸稳定、耐腐蚀等特点，但间位芳纶薄膜成型过程受到自身粘度和溶剂的限制，这导致间位芳纶薄膜对成型工艺参数要求极为苛刻，目前没有成熟的间位芳纶薄膜的制备方法。

专利CN103908903A将芳纶溶液浇注成膜，在水中凝胶化制得芳纶膜，再浸渍含氟环氧树脂得到具有自清洁功能地芳纶膜，但是该方法制备的自清洁芳纶膜制备工艺复杂、电气绝缘性能差、表面不平整、匀度差。

专利US005536408A报道了一种亲水、不对称、化学形状稳定的改性对位芳纶膜，在NMP中合成了改性对位芳纶并形成了铸膜液，再采用L-S相转换法制备成膜，但是该方法工艺复杂，制备的改性对位芳纶膜的电气绝缘性能差。

专利CN104464973A将芳纶溶液采用刮涂法成膜，再喷洒纳米银线乙醇分散液，加热烘干后得到高强度芳纶透明导电薄膜，但是该方法制备的芳纶膜不具有电气绝缘性能，且乙醇会破坏芳纶膜的平整性。

目前常用的高分子薄膜材料制备方法有丝网印刷法、喷墨打印法及喷雾热解法等，但是间位芳纶受其自身结晶行为、粘度和溶剂性质的限制，不能采用常用薄膜材料制备方法来获取性能均一的间位芳纶薄膜。但是间位芳纶薄膜具有优异的柔韧性、本质阻燃、力学性能和介电性能，在柔性装备方面具有很大的应用潜力。

发明内容

本发明提供一种高介电强度间位芳纶薄膜的制备方法，以解决间位芳纶自身结晶行为、粘度和溶剂易受限制，不能采用常用薄膜材料制备方法来获取性能均一的间位芳纶薄膜的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种高介电强度间位芳纶薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：聚合液的制备：在室温，氮气干燥环境下，在搅拌条件下，将间苯二甲酰氯与间苯二胺加入溶剂中进行聚合反应，加入中和剂，中和聚合液中溶解的氯化氢，过滤除去中和反应生成的盐，得到聚合液，其中聚合物的质量浓度为5-40％；

步骤2：间位芳纶薄膜的制备：将步骤1制备的聚合液与脱模剂搅拌后混合均匀，用薄膜材料制膜方法均匀的涂覆在光滑的基材表面上，经过多段式烘干使溶剂完全挥发，从光滑的基材表面上揭取下来的薄膜即为间位芳纶薄膜。

进一步的，所述步骤1中氮气压力为0.03MPa；所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺中的一种。

进一步的，所述步骤1中的中和剂为氧化钙、氢氧化钙或氨气中的一种。

进一步的，所述步骤1中的聚合液在50℃时粘度达到10-9000P。

进一步的，所述步骤2中的脱模剂为脂肪酸、石蜡、甘油、凡士林、硅油、聚乙二醇、低分子量聚乙烯、氮化硼素、聚四氟乙烯蜡、环氧丙烷衍生物中的一种或多种，脱模剂的使用量为聚合液质量浓度的0.001-0.01‰。