一种聚酰亚胺纳米纤维膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚酰亚胺纳米纤维膜，所述聚酰亚胺纳米纤维膜包括第一类聚酰亚胺和第二类聚酰亚胺，第二类聚酰亚胺位于第一类聚酰亚胺表层，第二类聚酰亚胺之间相互粘接。本发明专利技术通过对聚酰亚胺纳米纤维膜材料结构的合理设计，在保证聚酰亚胺纳米纤维膜耐热性能良好的同时，提升聚酰亚胺纳米纤维膜的力学性能，从而提高其加工性能，使得产品的可设计性大幅度增强。另外，通过添加物质的添加进一步改善聚酰亚胺纳米纤维膜的力学性能和耐热性能。

A polyimide nanofiber membrane and its preparation method

The invention relates to a polyimide nanofiber membrane, the polyimide nanofiber membrane comprises the first kind of polyimide and second kinds of polyimides, and the second kind of polyimide is located on the surface of the first kind of polyimide, and the second kinds of polyimides are bonded to each other. Through the reasonable design of the polyimide nano fiber membrane material structure, in which the polyimide nano fiber membrane with good heat resistance and improved the mechanical properties of polyimide nanofiber membrane, so as to improve the processing performance, making the product design greatly enhanced. In addition, the mechanical properties and heat resistance of the polyimide nanofibrous membrane were further improved by adding material.

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺纳米纤维膜及其制备方法
本专利技术涉及一种聚酰亚胺纳米纤维膜及其制备方法。技术背景聚酰亚胺是主链上含有亚胺环的一类高分子材料。由于主链上含有稳定的芳杂环结构，使其体现出其他高分子材料所无法比拟的优异性能。它作为先进的复合材料基体，具有突出的耐温性能和优异的机械性能，是目前树脂基复合材料中耐温性最高的材料之一。由于聚酰亚胺优异的阻燃性、耐温性，其广泛应用于航空航天、医疗、电子等领域。聚酰亚胺纳米纤维膜一般是将聚酰亚胺熔体、溶液或前驱体溶液，在高压静电场的作用下，使得熔体、溶液发生流动和形变，然后经过溶剂的蒸发或者熔体的冷却固化形成纳米级纤维状物质，所述的纤维状物质堆积而形成的膜状产品。聚酰亚胺纳米纤维膜由于其具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐辐射、高比表面积、高孔隙率、高力学性能等优良的性能，在吸附、过滤、电池隔膜等领域具有广泛的用途。然而目前由静电纺丝制备的聚酰亚胺纳米纤维膜，由于聚酰亚胺纳米纤维的堆积松散，纳米纤维之间的相互作用力微弱，导致纳米纤维膜本身的力学性能过低，影响聚酰亚胺纳米纤维膜的推广利用。现有技术中，专利CN102766270A采用碱处理的方法对聚酰胺酸纤维进行预处理，再通过高温热压、热闭环的方法制备聚酰亚胺纤维膜，但是该方案通过使用碱处理的方法制备，其增加了纤维膜的制作步骤，碱处理的方法必然还包括了水洗等步骤，大幅度增加了纤维膜的制备流程，增加了成本，并不适合大范围推广。专利CN104213333A中采用聚酰亚胺与聚烯烃复合，首先制备聚酰亚胺膜，再在聚酰亚胺膜表面上沉积聚烯烃，再将二者热压复合，该步骤制备聚酰亚胺膜中包含了聚烯烃，大幅度降低了聚酰亚胺膜的耐热温度，同时，聚烯烃与聚酰亚胺性质差别巨大，二者相容性差，界面相互作用低，起到的增强作用也十分有限。同时，其他的聚酰亚胺复合膜也都是大幅度降低了薄膜的耐热性能，也会受限于相容性的问题，导致性能增加有限。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供了一种既具有优良的力学性能，同时耐热性能也不会大幅度降低，加工性能优良，且产品的可设计性大幅度增强的聚酰亚胺纳米纤维膜。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种静电纺丝物料喷头，包括喷头本体，所述喷头本体上设有主喷料孔，主喷料孔的周围设有至少一个子喷料孔。一种聚酰亚胺纳米纤维膜，其制备过程采用如上所述的静电纺丝物料喷头。采用上述静电纺丝物料喷头制备聚酰亚胺纳米纤维膜，可通过主喷料孔和子喷料孔同时喷出不同种类的聚酰亚胺，从而获得组分多样的聚酰亚胺纳米纤维膜，通过对静电纺丝原料的选择，可充分发挥各种类聚酰亚胺特性，获得性能良好的聚酰亚胺纳米纤维膜。所述聚酰亚胺纳米纤维膜包括第一类聚酰亚胺和第二类聚酰亚胺，第二类聚酰亚胺位于第一类聚酰亚胺表层，第二类聚酰亚胺之间相互粘接。所述第一类聚酰亚胺包括聚酰亚胺、改性聚酰亚胺中的一种或多种。第一类聚酰亚胺来源于原料选择或者来源于聚酰亚胺前驱体的进一步反应得到。所述第二类聚酰亚胺包括热塑性的聚酰亚胺。所述第二类聚酰亚胺包括热塑性聚酰亚胺、热塑性改性聚酰亚胺、热塑性聚酰亚胺共聚物中的一种或多种。进一步地，第二类聚酰亚胺包括低分子量聚酰亚胺、支化聚酰亚胺、共聚改性聚酰亚胺中的一种或几种。进一步地，第二类聚酰亚胺与第一类聚酰亚胺不同。所述第一类聚酰亚胺具有比第二类聚酰亚胺更高的熔融温度，进一步地，熔融温度高10℃，进一步地，高20℃，进一步地，高50℃。所述第一类聚酰亚胺具有比第二类聚酰亚胺更高的力学性能。所述第二类聚酰亚胺具有比第一类聚酰亚胺更低的熔融粘度。进一步地，本专利技术的纳米纤维膜具有高于200℃的耐热温度。第二聚酰亚胺位于第一聚酰亚胺的外表面，第二聚酰亚胺完全覆盖或部分覆盖在第一聚酰亚胺的外表面。第二聚酰亚胺部分包覆第一聚酰亚胺，第二聚酰亚胺分为一个模块或多个模块且处于第一聚酰亚胺的外表面。进一步地，第二聚酰亚胺分为多个模块粘接于第一聚酰亚胺外表面，优选地，所述多个模块均匀地分布于第一聚酰亚胺外表面，进一步优选地，所述第二聚酰亚胺部分嵌入在第一聚酰亚胺内。一种聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤：(1)选取第一聚酰亚胺和第二聚酰亚胺；(2)进行静电纺丝，在接收装置上获得聚酰亚胺纳米纺丝膜，使得第二聚酰亚胺位于第一聚酰亚胺表层。步骤(2)中采用同轴静电纺丝。步骤(2)中，采用嵌套式静电纺丝物料喷头，该嵌套式静电纺丝物料喷头包括内喷料孔和套设在内喷料孔外的环状外喷料孔，第一聚酰亚胺通过内喷料孔喷出，第二聚酰亚胺通过外喷料孔喷出。还包括热压步骤，即对步骤(2)所得的聚酰亚胺纳米纺丝膜进行热压处理，获得聚酰亚胺纳米纤维膜；进一步地，在热压步骤的温度下，第二聚酰亚胺具有一定的流动性使得第二聚酰亚胺之间可以相互粘接。热压处理时，第二聚酰亚胺之间相互粘接，从而将作为芯层的第一聚酰亚胺紧紧连接起来。热压步骤的温度高于第二聚酰亚胺的熔融温度，进一步地，高3℃以上，进一步地，高5℃。所述第一聚酰亚胺包括聚酰亚胺、改性聚酰亚胺、聚酰亚胺前驱体中的一种或多种；所述第二聚酰亚胺包括酰亚胺、改性聚酰亚胺、聚酰亚胺共聚物中的一种或多种。所述的聚酰亚胺包括聚酰亚胺的所有品种，改性聚酰亚胺包括使用不同的单体，通过共聚、嵌段、接枝、支化等常规方法改性的聚酰亚胺。进一步地所述的聚酰亚胺前驱体是指需要通过进一步的反应才能成为聚酰亚胺的聚合物，所述的聚酰亚胺前驱体包括但不限于聚酰胺酸、部分闭环的聚酰胺酸以及其改性物、聚酰亚胺齐聚物等。第二聚酰亚胺为热塑性的聚酰亚胺，包括热塑性聚酰亚胺、改性聚酰亚胺中的一种或多种，所述的聚酰亚胺包括热塑性聚酰亚胺的所有品种，改性聚酰亚胺包括使用不同的单体，通过共聚、嵌段、接枝、支化等常规方法改性的热塑性聚酰亚胺。进一步地，第二聚酰亚胺为接枝改性聚酰亚胺。进一步地，第一聚酰亚胺或者第一聚酰亚胺前驱体进一步反应得到的聚酰亚胺，具有比第二聚酰亚胺更高的熔融温度，进一步地，熔融温度高10℃，进一步地，高20℃，进一步地，高50℃。进一步地，第一聚酰亚胺具有比第二聚酰亚胺更高的力学性能。进一步地，第二聚酰亚胺比第一聚酰亚胺或第一聚酰亚胺前驱体反应后得到的聚酰亚胺具有更低的熔融粘度。作为本专利技术的一种实施方式，第一聚酰亚胺包括聚酰亚胺、改性聚酰亚胺中的一种或多种。所述的第一聚酰亚胺具有比第二聚酰亚胺更高的熔融温度；进一步地，所述第一聚酰亚胺具有比第二聚酰亚胺高10℃以上的熔融温度，进一步地，高20℃以上的熔融温度，进一步地，高50℃以上的熔融温度。进一步地，第一聚酰亚胺还具有比第二聚酰亚胺更高的强度。进一步地，第二聚酰亚胺还应具有比第一聚酰亚胺更低的粘度，使得其更容易在高温下流动并相互粘接。在此种实施方式中，聚酰亚胺纳米纤维在热压步骤中，表层的聚酰亚胺发生熔融流动，并相互粘接。作为本专利技术的另一种实施方式，第一聚酰亚胺为聚酰亚胺前驱体，所述的前驱体是指需要通过进一步的反应才能成为聚酰亚胺的聚合物，所述的聚酰亚胺前驱体包括但不限于聚酰胺酸、部分闭环的聚酰胺酸、聚酰亚胺齐聚物。采取该实施方式时，聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法还包括将聚酰亚胺前驱体进一步反应形成聚酰亚胺的步骤。进一步优选地，该步骤处于步骤(2)之后。进一步优选的，该步骤在热压成型之前。进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电纺丝物料喷头，包括喷头本体，其特征在于，所述喷头本体上设有主喷料孔，主喷料孔的周围设有至少一个子喷料孔。

【技术特征摘要】
1.一种静电纺丝物料喷头，包括喷头本体，其特征在于，所述喷头本体上设有主喷料孔，主喷料孔的周围设有至少一个子喷料孔。2.一种聚酰亚胺纳米纤维膜，其特征在于，其制备过程采用如权利要求1所述的静电纺丝物料喷头。3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纳米纤维膜，其特征在于，所述聚酰亚胺纳米纤维膜包括第一类聚酰亚胺和第二类聚酰亚胺，第二类聚酰亚胺位于第一类聚酰亚胺表层，第二类聚酰亚胺之间相互粘接。4.根据权利要求3所述的聚酰亚胺纳米纤维膜，其特征在于，第二聚酰亚胺位于第一聚酰亚胺的外表面，第二聚酰亚胺完全覆盖或部分覆盖在第一聚酰亚胺的外表面。5.根据权利要求3所述的聚酰亚胺纳米纤维膜，其特征在于，第二聚酰亚胺部分包覆第一聚酰亚胺，第二聚酰亚胺分为一个模块或多个模块且处于第一聚酰亚胺的外表面。6.一种如权利要求2-5任一项所述的聚酰亚胺纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李真真，黄活阳，王洋，
申请(专利权)人：长沙新材料产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43