[发明专利]一种聚酰亚胺薄膜的制造方法

说明书

本发明公开了一种聚酰亚胺薄膜的制造方法，该聚酰亚胺薄膜是以乙二胺四乙酸、均苯四甲酸二酐、对苯二胺为原料，N,N‑二甲基乙酰胺为溶剂，PMDA∶p‑PDA+EDTA的摩尔比为1.0∶1.0，在氮气的保护下，合成热塑性聚酰亚胺树脂，该树脂经过纯化、干燥后，由双螺杆挤出机机头管道输入材料保温箱，由保温箱配置的计量泵输入T模具组件，由T型模具挤出成片材，该片材输入一定长度和宽度的保温甬道，经过双向牵伸将薄膜的幅面增宽至一定宽度的聚酰亚胺薄膜，该薄膜在经过整形处理之后，收卷成聚酰亚胺薄膜卷。本发明得到的薄膜可广泛用于电子电器、军工、航天航空、机械、化工等领域。

技术领域

本发明属于高分子薄膜制造领域，特别涉及一种聚酰亚胺薄膜的制造方法。

背景技术

随着科技进步和社会的发展，人们对新技术和新材料的开发、应用越来越广泛，对电子、电器绝缘材料的要求越来越高，特别是具有高温耐热性、耐水解性的电绝缘材料。

近年来，电动机、电容器、锂离子电池的电绝缘材等领域要求材料具有在高温下的耐热性、耐水解性、低吸潮率、高电绝缘性、耐化学品腐蚀等特性。作为电冰箱及空调器使用的电动机的电绝缘材料，电容器、锂离子电池的隔膜和封装材料，需要耐化学品腐蚀、耐高温及电绝缘材料。

聚酰亚胺薄膜具有优异的耐热性，阻燃性、耐化学试剂、电绝缘性优异、吸湿性低等特点。适合用于电器和电子仪器、机械部件、汽车部件等。

近年来，高性能聚酰亚胺薄膜得到广泛应用，特别是对环境条件要求比较恶劣，如潮湿和化学药品易腐蚀，电子辐射的环境，作为电子密封材料应用于电子元件。还可以用于机械密封的密封材料，为此许多研究者们努力寻求聚酰亚胺薄膜研究开发。

聚酰亚胺是主链上含有酰亚胺环结构的聚合物，因为具有较大耐热温度范围、强度高、电绝缘性好等优异的性能，在航空航天领域、微电子领域、分离膜领域等得到了广泛的应用。根据化学结构的不同，可以将聚酰亚胺分为脂肪族聚酰亚胺、半芳香族聚酰亚胺、芳香族聚酰亚胺三类。根据热性质的不同，可以将聚酰亚胺分为热塑性聚酰亚胺和热固性聚酰亚胺两类。

聚酰亚胺具有稳定的苯环与五元氮环交替连接结构，与其他聚合物相比，具有玻璃化温度高，机械性能优异、耐高低温性能、介电性能优异、热膨胀系数低、阻燃、无毒、溶解性能优异、耐辐射性能优异等优良性能。

聚酰亚胺以其优越的综合性能，成为聚合物中应用比较广泛的一种材料，同时在很多领域得到应用，聚酰亚胺最早的商品是聚酰亚胺薄膜，主要作为耐高温的电器绝缘材料，用在电机、电缆等场所，透明的聚酰亚胺薄膜还能作为太阳能电池底板，柔性显示屏等。

聚酰亚胺薄膜是生产柔性线路基板的主要材料，在使用过程中需要与线路基材(铜箔)完善贴合，为使其在加工和使用过程中，会因其与铜箔的耐热性、尺寸稳定性等差异使覆铜板出现卷曲、焊孔错位、甚至剥离等问题，这就需要PI薄膜与铜箔具有相似的热力学性能，其中模量即为其中最重要指标之一。为了进一步提高PI薄膜这方面的性能，国内外学者做了大量的研究采用由联苯四甲酸二酐(BPDA)和对苯二胺(PDA)制成的刚性聚酰亚胺和由BPDA和双(3,3’-二氨基二苯基)乙炔(intA)或ODA制成的柔性聚酰亚胺通过7∶3的质量比将它们的聚酰胺酸混合来制备聚酰亚胺及其聚酰亚胺分子复合材料(MC)，然后将混合薄膜进行亚胺化。柔性聚酰亚胺主链中乙炔的含量主要由intA和ODA的比例控制。将共混聚酰胺酸薄膜冷拉伸，然后进行酰亚胺化，得到高模量的聚酰亚胺/聚酰亚胺MC薄膜。MC薄膜的模量几乎随拉伸比线性增加，40％拉伸时薄膜的模量达到25.5GPa。柔性聚酰亚胺中的乙炔基可以热固化以交联。DSC表征中显示在340℃时，MC出现放热现象，在398℃达到最大值。热交联后，尽管伸长率变小，但是MC膜保持高模量。利用可交联的乙炔单元，将两张MC薄膜层压在一起，并在400℃，100kg/cm²的条件下处理20分钟，得到了高质量的层压薄膜。两个膜的界面通过乙炔基的交联而牢固地结合在一起，最终层压膜保持了冷拉伸时所提供的高模量。