一种低温固化的高耐热聚酰亚胺绝缘材料制造技术

本发明专利技术公开了一种低温固化的高耐热聚酰亚胺绝缘材料，所述聚酰亚胺绝缘材料由聚酰亚胺树脂、第一溶剂、交联剂和添加剂按重量配比100:200～500:0～40:10～20混合组成；所述交联剂由一分子中具有2个以上的环氧基的化合物中的一种或几种按任意配比混合组成；该聚酰亚胺组合物具有高的电气性能，低的介电常数和高的玻璃化转变温度。

【技术实现步骤摘要】
一种低温固化的高耐热聚酰亚胺绝缘材料
本专利技术涉及一种聚酰亚胺树脂组合物，特别涉及一种施工后通过固化反应得到高Tg、高绝缘性的绝缘层或保护层，且可溶于酰胺类和内酯类等常用的有机溶剂中的适用于太阳能电池片的电极绝缘层、汇流条表面保护层、层间绝缘膜和印刷电路板元件的聚酰亚胺树脂组合物。
技术介绍
聚酰亚胺是一种具有绝缘和耐热双重性能的高分子材料,因其独特的性能,在绝缘材料和耐热膜材料方面有着极广泛的应用，极具代表性的像FPC领域和LCD领域用到的聚酰亚胺覆盖层和取向膜等都是得益于聚酰亚胺的耐热和绝缘性能。近年来，太阳能电池产业以平均年增长率为30％的速度飞速发展，但摆在人们面前的课题依然是如何进一步提高转换效率、降低成本，业内人士表示，提高太阳能电池转换效率是降低成本的有效途径之一。因此，新型的高效太阳能电池层出不穷，对于电池片正负极之间的绝缘层和锡条的保护层提出了新的要求，高性能的绝缘材料不仅能够提高太阳能电池结构设计的灵活度而且能够提高产品的可靠性。随着现在电子信息产业的飞速发展和5G时代的来临，在液晶显示领域及电子电路领域对于绝缘基材及保护材料的耐热性和绝缘性不断提出新的要求，5G时代的来临不仅要求绝缘材料在提供基本的耐热性和绝缘性的前提下具有更低的介电常数，从而提高高频信号传输的准确性。近年来，随着聚酰亚胺单体的多样性渐渐丰富并且价格下降，可溶性的聚酰亚胺由于其溶剂可溶的特性，相对传统不溶不融的聚酰亚胺的加工性能有较大的提高，无需苛刻的条件就能轻易制得，并且可溶性的聚酰亚胺在物理性能方面依旧有很明显的优势，在耐热绝缘材料方面的应用前途很好。有鉴于此，为了满足了更高的使用要求，有必要开发在耐热性、热膨胀系数、玻璃化转变温度、拉伸强度和弹性模量以及介电常数等方面表现更佳并且施工方便的聚酰亚胺绝缘材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种低温固化的高耐热聚酰亚胺绝缘材料。本专利技术通过引入提高可溶性的单体进入可溶性聚酰亚胺骨架中，在兼顾树脂刚性结构的前提下，提高树脂的可溶性，从而制备得到高Tg点的可溶性聚酰亚胺树脂，通过加入一定量的交联剂和添加剂，从而使固化物的性能得到进一步的提升并且能够满足各种施工工艺的需要，可以应用在许多高科技领域需要高电气性能、高模量、高强度、低的热膨胀系数及高耐热性的场合。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低温固化的高耐热聚酰亚胺绝缘材料，所述聚酰亚胺绝缘材料由聚酰亚胺树脂、第一溶剂、交联剂和添加剂按重量配比100:200～500:0～40:10～20混合组成；所述交联剂由一分子中具有2个以上的环氧基的化合物中的一种或几种按任意配比混合组成；所述聚酰亚胺树脂具有以下结构式(1)所示的聚酰亚胺的基本单元；其中，X为单键为2价的有机基团，Y为具有1～4个芳香族环的芳香族二胺残基。进一步地，Y的结构如结构式(2)或(3)所示：其中，X和Z分别独立地由单键为2价的有机基团的一种或两种以上按任意配比混合组成，R1和R2分别独立地选自羟基、氢原子、甲基、三氟甲基。进一步地，所述单键为2价的有机基团选自六氟异丙基、砜基、异丙基、亚甲基、酮基、氧醚、硫醚。进一步地，所述聚酰亚胺树脂通过以下方法制备得到：在0-15℃温度和氮气气氛下，首先将二胺单体溶解在第二溶剂中，待全部溶解后加入二酐单体和封端剂，封端剂选自苯胺、氨基苯酚、氨基萘、氨基萘酚、邻苯二甲酸酐、环己烷二甲酸酐、羟基邻苯二甲酸酐、氨基苯乙炔、降冰片烯二羧酸酐、乙炔基苯酐、苯乙炔基苯酐、马来酸酐，封端剂的加入量为全部二酐或二胺加入量的5％-50％，且溶液中二胺、二酐和封端剂的总质量占胶液总质量的10-40％，酐和胺的摩尔比为1:1；反应3h以上，得到澄清透明的胶液，然后加入与第二溶剂体积相等的甲苯，在180℃下搅拌反应2-6小时，反应结束后冷却至室温，投入由甲醇和水按体积比1:1组成的混合溶液中，混合溶液的体积大于胶液体积的3倍，沉淀用去离子水洗涤后，在80℃真空烘箱干燥12h，得到微黄的可溶性聚酰亚胺树脂粉末。进一步地，所述的二胺单体由芳香族二胺、脂肪族二胺和含酚羟基的二胺的一种或多种按任意配比混合组成；其中，所述芳香族二胺包括3,4’--二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基醚、3,4-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,4’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二苯基砜、3,4’-二氨基二苯基硫醚、4,4’-二氨基二苯基硫醚、1,4-双(4－氨基苯氧基)苯、联苯胺、间苯二胺、对苯二胺、双(4-氨基苯氧基苯基)砜、双(3-氨基苯氧基苯基)砜、双(4-氨基苯氧基)联苯、双{4-(4-氨基苯氧基)苯基}醚、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、2,2’-二甲基－4,4’－二氨基联苯、2,2’-二乙基-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二乙基-4,4’－二氨基联苯、2,2’,3,3’-四甲基-4,4’-二氨基联苯、3,3’,4,4’-四甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯；脂肪族二胺包括环己烷二胺、聚醚胺；所述含酚羟基的二胺包括双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、双(3-氨基-4-羟基苯基)砜、双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、双(3-氨基-4-羟基苯基)甲烷、双(3-氨基-4-羟基苯基)醚、双(3-氨基-4-羟基)联苯、双(3-氨基-4-羟基苯基)芴；含酚羟基的二胺的用量占二胺单体摩尔量的0％-20％。进一步地，所述的二酐单体为四酸二酐，选自均苯四甲酸二酐、3,4,3’,4-联苯四羧酸二酐、4,4’-氧基二羧酸二酐、3,4,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、4,4’-(六氟异亚丙基)二羧酸酐、1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、二环[2.2.2]苯基)丙烷二酐。进一步地，所述的封端剂选自苯胺、氨基苯酚、氨基萘、氨基萘酚、邻苯二甲酸酐、环己烷二甲酸酐、羟基邻苯二甲酸酐、氨基苯乙炔、降冰片烯二羧酸酐、乙炔基苯酐、苯乙炔基苯酐、马来酸酐。进一步地，所述第一溶剂和第二溶剂分别独立地由N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺等、伽马丁内酯、伽马戊内脂、四氢呋喃、乙二醇单甲醚等、二甲基亚砜中的一种或多种按任意配比混合组成。进一步地，所述添加剂根据实际用途进行添加，添加剂可以由触变剂、消泡剂、填料、阻燃剂、染料、固化促进剂的一种或两种以上按任意配比混合组成。本专利技术的有益效果是：1、该可溶性聚酰亚胺树脂是通过一步二段法制备，采用缩聚和热亚胺化法，较两步法有工艺简单，操作简洁的优点；2、该聚酰亚胺树脂组合物，可以通过对各组分的种类和比例的选择从而适应各种不同施工工艺的要求，并满足不同的固化物的性能要求。3、该聚酰亚胺树脂组合物在施工后经过热固化过程后，具有较高的机械强度，并且粘结力、介电性能、热膨胀系数和耐折性等都较好，可以满足太阳能电池绝缘层和印刷电路板覆盖层的性能要求。具体实施方式本专利技术的聚酰亚胺树脂组合物含有聚酰亚胺树脂、溶剂、交联剂、添加剂；所述交联剂由一分子中具有2个以上的环氧基的化合物中的一种或几种按任意配比组成；所述聚酰亚胺树脂、溶剂、交本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温固化的高耐热聚酰亚胺绝缘材料，其特征在于，所述聚酰亚胺绝缘材料由聚酰亚胺树脂、第一溶剂、交联剂和添加剂等按重量配比100:200～500:0～40:10～20混合组成。所述交联剂由一分子中具有2个以上的环氧基的化合物中的一种或几种按任意配比混合组成；所述聚酰亚胺树脂具有以下结构式(1)所示的聚酰亚胺的基本单元；

【技术特征摘要】
1.一种低温固化的高耐热聚酰亚胺绝缘材料，其特征在于，所述聚酰亚胺绝缘材料由聚酰亚胺树脂、第一溶剂、交联剂和添加剂等按重量配比100:200～500:0～40:10～20混合组成。所述交联剂由一分子中具有2个以上的环氧基的化合物中的一种或几种按任意配比混合组成；所述聚酰亚胺树脂具有以下结构式(1)所示的聚酰亚胺的基本单元；其中，X为单键为2价的有机基团，Y为具有1～4个芳香族环的芳香族二胺残基。2.根据权利要求1所述的低温固化的高耐热聚酰亚胺绝缘材料，其特征在于，Y的结构如结构式(2)或(3)所示：其中，X和Z分别独立地由单键为2价的有机基团的一种或两种以上按任意配比混合组成，R1和R2分别独立地选自羟基、氢原子、甲基、三氟甲基。3.根据权利要求2所述的低温固化的高耐热聚酰亚胺绝缘材料，其特征在于，所述单键为2价的有机基团选自六氟异丙基、砜基、异丙基、亚甲基、酮基、氧醚、硫醚。4.根据权利要求2所述的低温固化的高耐热聚酰亚胺绝缘材料，其特征在于，所述聚酰亚胺树脂通过以下方法制备得到：在0-15℃温度和氮气气氛下，首先将二胺单体溶解在第二溶剂中，待全部溶解后加入二酐单体和封端剂，封端剂选自苯胺、氨基苯酚、氨基萘、氨基萘酚、邻苯二甲酸酐、环己烷二甲酸酐、羟基邻苯二甲酸酐、氨基苯乙炔、降冰片烯二羧酸酐、乙炔基苯酐、苯乙炔基苯酐、马来酸酐，封端剂的加入量为全部二酐或二胺加入量的5％-50％，且溶液中二胺、二酐和封端剂的总质量占胶液总质量的10-40％，酐和胺的摩尔比为1:1；反应3h以上，得到澄清透明的胶液，然后加入与第二溶剂体积相等的甲苯，在180℃下搅拌反应约2-6小时，反应结束后冷却至室温，投入由甲醇和水按体积比1:1组成的混合溶液中，混合溶液的体积大于胶液体积的3倍，沉淀用去离子水洗涤后，在80℃真空烘箱干燥约12h，得到微黄的可溶性聚酰亚胺树脂粉末。5.根据权利要求4所述的高耐热聚酰亚胺绝缘材料，其特征在于，所述的二胺单体由芳香族二胺、脂肪族二胺和含酚羟基的二胺的一种或多种按任意配比混合组成；其中，所述芳香族二胺包括3,4’--二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基醚、3,4-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,4’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二苯基砜、3,4’-二氨基二苯基硫醚、4,...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春锐，童荣柏，周光大，林建华，周慧，
申请(专利权)人：浙江福斯特新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33