本发明专利技术提供了一种聚酰亚胺薄膜的制备方法,属于高分子材料技术领域。本发明专利技术采用含氟结构的二胺单体,并引入非共面交联结构,制备出了具有多重形状记忆效应并具有低介电系数的聚酰亚胺薄膜。从实施例可以看出,本发明专利技术所制得聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度为220℃以上;具有多重形状记忆效应,且在玻璃转变温度以上表现出热致三重形状记忆性能;在室温、100Hz~1MHz频率下,介电常数为2.24~2.35;使用温度可达500℃以上。由此可以看出,本发明专利技术所制备的聚酰亚胺薄膜具有高的耐热性能,并且具有多种功能,进一步扩大了智能材料的使用范围。
【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
,尤其涉及一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
技术介绍
形状记忆材料是指在外界环境的刺激(如:热、光、磁性或化学)下,从一个临时的形状恢复到永久形状的智能材料。这类材料凭借其特性已在工业、仪表和医疗领域内充当相关器件的材料,并有着非常广阔的应用前景,常见的形状记忆材料包括形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物。多重形状记忆聚合物的出现所带来的多次变形-回复的能力又进一步将形状记忆材料的应用推向了一个新的高度。根据不同领域的使用要求,实践中需要采用具备不同形状记忆功能的形状记忆聚合物。由于形状记忆材料大多为通用塑料,其形状记忆触发温度较低,因此其使用的环境温度也不易太高,如,申请号为CN201710493234.8的丙烯酸酯树脂形状记忆智能材料的热形变触发温度调整在20~65℃;申请号为CN201580027705.5的形状记忆聚氨酯在20~120℃内具有形状记忆效应。高分子形状记忆型聚酰亚胺因其具有良好的热稳定性(通常其玻璃化转变温度高于120℃,长期使用温度在200℃以上,5%热失重温度通常在500℃以上)、耐腐蚀性、耐辐射性、优异的机械性能以及介电性能吸引了科研学者的关注。传统聚酰亚胺的介电常数约为3.0,无法用于对低介电性能要求较高的绝缘材料。具有低介电常数的材料可以在提升信息传输速度的同时减小传输损失,降低导体之间的电容效应、漏电电流,并减少集成电路中的发热现象;传统的聚酰亚胺限制了智能材料的使用范围。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法。本专利技术提供的聚酰亚胺薄膜具有多重形状记忆效应、介电常数小于3。为了实现上述专利技术目的,本专利技术提供以下技术方案:本专利技术提供了一种聚酰亚胺薄膜的制备方法,包括以下步骤:(1)在惰性气体条件下,将二酐、含氟二胺和极性非质子溶剂混合,进行缩聚反应,得到酸酐封端的聚酰胺酸溶液;(2)将所述步骤(1)得到的酸酐封端的聚酰胺酸溶液与三氨基三苯甲烷混合,进行缩聚反应,得到的聚酰胺酸溶液;(3)将所述步骤(2)得到的聚酰胺酸溶液流延铺于基板上,依次加热除去溶剂、剥离,得到聚酰胺酸薄膜;(4)将所述步骤(3)得到的聚酰胺酸薄膜进行亚胺化反应,得到聚酰亚胺薄膜。优选地,所述步骤(1)中二酐包括六氟二酐、双酚A型二醚二酐或六氟双酚A型二醚二酐。优选地,所述步骤(1)中含氟二胺包括2,2-双[4-(3-三氟甲基-4-氨基苯氧基苯)]丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-三氟甲基-4-氨基苯基)丙烷、1,4-双(3-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、2,2-双[4-(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基苯)]丙烷、1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)丙烷、1,3-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)丙烷或2,2-双(2-三氟甲基-4-氨基苯基)六氟丙烷。优选地,所述步骤(1)中极性非质子溶剂包括二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。优选地,所述步骤(1)中酸酐封端的聚酰胺酸溶液的固含量为5~30%。优选地,所述步骤(1)中缩聚反应的时间为20~30h。优选地,所述步骤(2)中三氨基三苯甲烷的摩尔量为二酐和含氟二胺总摩尔量的0.2~10%。优选地,所述步骤(2)中缩聚反应的时间为10~20h。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法得到的聚酰亚胺薄膜,所述聚酰亚胺具有式I所示结构:式I中,Ar1具有式a、b或c所示结构:Ar2具有式a'~i'任意一项所示结构:优选地,所述聚酰亚胺薄膜具有多重形状记忆效应,玻璃化转变温度为200~300℃;在室温、100Hz~1MHz频率下,介电常数为2.0~2.5。本专利技术提供了一种聚酰亚胺薄膜的制备方法,包括以下步骤:(1)在惰性气体条件下,将二酐、含氟二胺和极性非质子溶剂混合,进行缩聚反应,得到酸酐封端的聚酰胺酸溶液;(2)将所述步骤(1)得到的酸酐封端的聚酰胺酸溶液与非共面型交联剂三氨基三苯甲烷混合,进行缩聚反应,得到聚酰胺酸溶液;(3)将所述步骤(2)得到的聚酰胺酸溶液流延铺于基板上,依次加热除去溶剂、剥离,得到聚酰胺酸薄膜;(4)将所述步骤(3)得到的聚酰胺酸薄膜进行亚胺化反应,得到聚酰亚胺薄膜。本专利技术采用含氟结构的二胺单体,并引入非共面交联结构三氨基三苯甲烷,制备出了具有多重形状记忆效应并具有低介电系数的聚酰亚胺薄膜。从实施例可以看出,本专利技术所制得聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度为220~276℃;具有多重形状记忆效应,且在玻璃转变温度以上表现出热致三重形状记忆性能;在室温、100Hz~1MHz频率下,介电常数为2.24~2.35;使用温度可达500℃以上。由此可以看出,本专利技术所制备的聚酰亚胺薄膜具有高的耐热性能,并且具有多种功能,进一步扩大了智能材料的使用范围。附图说明图1为本专利技术制备聚酰亚胺薄膜的流程图;图2为本专利技术实施例1制备的聚酰亚胺薄膜的形状记忆性能曲线;图3为本专利技术实施例1制备的聚酰亚胺薄膜在室温、100Hz-1MHz频率下的介电常数曲线;图4为本专利技术实施例1制备的聚酰亚胺薄膜的DSC曲线图;图5为本专利技术实施例1制备的聚酰亚胺薄膜氮气气氛下的TGA曲线图;图6为本专利技术实施例1制备的聚酰亚胺薄膜的红外谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种聚酰亚胺薄膜的制备方法,包括以下步骤:(1)在惰性气体条件下,将二酐、含氟二胺和极性非质子溶剂混合进行缩聚反应,得到酸酐封端的聚酰胺酸溶液;(2)将所述步骤(1)得到的酸酐封端的聚酰胺酸溶液与三氨基三苯甲烷混合,进行缩聚反应,得到聚酰胺酸溶液;(3)将所述步骤(2)得到的聚酰胺酸溶液流延铺于基板上,依次加热除去溶剂、剥离,得到聚酰胺酸薄膜;(4)将所述步骤(3)得到的聚酰胺酸薄膜进行亚胺化反应,得到聚酰亚胺薄膜。本专利技术在惰性气体条件下,将二酐、含氟二胺和极性非质子溶剂混合,进行缩聚反应,得到酸酐封端的聚酰胺酸溶液。在本专利技术中,所述二酐优选包括六氟二酐、双酚A型二醚二酐或六氟双酚A型二醚二酐。在本专利技术中,所述含氟二胺优选包括2,2-双[4-(3-三氟甲基-4-氨基苯氧基苯)]丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-三氟甲基-4-氨基苯基)丙烷、1,4-双(3-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、2,2-双[4-(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基苯)]丙烷、1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)丙烷、1,3-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)丙烷或2,2-双(2-三氟甲基-4-氨基苯基)六氟丙烷。在本专利技术中,所述极性非质子溶剂优选包括二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。在本专利技术中,所述二酐与含氟二胺、交联剂中氨基总和的摩尔比优选为1:1。在本专利技术中,所述酸酐封端的聚酰胺酸溶液的固含量优选为5~30%,更优选为8~25%,最优选为10~20%。本专利技术对非质子溶剂的用量没有特殊的限定,只要使酸酐封端的聚酰胺酸溶液的固含量为5~30%即可。在本专利技术中,所述缩聚反应的温度优选为-10~35℃,更优选为-8~20℃,最优选为-5~0℃。在本专利技术中,所述缩聚反应的时间优选为20~30h,更优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺薄膜的制备方法,包括以下步骤:(1)在惰性气体条件下,将二酐、含氟二胺和极性非质子溶剂混合进行缩聚反应,得到酸酐封端的聚酰胺酸溶液;(2)将所述步骤(1)得到的酸酐封端的聚酰胺酸溶液与三氨基三苯甲烷混合,进行缩聚反应,得到聚酰胺酸溶液;(3)将所述步骤(2)得到的聚酰胺酸溶液流延铺于基板上,依次加热除去溶剂、剥离,得到聚酰胺酸薄膜;(4)将所述步骤(3)得到的聚酰胺酸薄膜进行亚胺化反应,得到聚酰亚胺薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺薄膜的制备方法,包括以下步骤:(1)在惰性气体条件下,将二酐、含氟二胺和极性非质子溶剂混合进行缩聚反应,得到酸酐封端的聚酰胺酸溶液;(2)将所述步骤(1)得到的酸酐封端的聚酰胺酸溶液与三氨基三苯甲烷混合,进行缩聚反应,得到聚酰胺酸溶液;(3)将所述步骤(2)得到的聚酰胺酸溶液流延铺于基板上,依次加热除去溶剂、剥离,得到聚酰胺酸薄膜;(4)将所述步骤(3)得到的聚酰胺酸薄膜进行亚胺化反应,得到聚酰亚胺薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中二酐包括六氟二酐、双酚A型二醚二酐或六氟双酚A型二醚二酐。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中含氟二胺包括2,2-双[4-(3-三氟甲基-4-氨基苯氧基苯)]丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-三氟甲基-4-氨基苯基)丙烷、1,4-双(3-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、2,2-双[4-(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基苯)]丙烷、1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)丙烷、1,3-双(2-三...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵晓刚,马晟起,陈春海,王大明,周宏伟,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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