一种制备无机纳米粒子/芳香族聚酰亚胺复合薄膜的方法及制成的复合薄膜技术

本发明专利技术涉及一种制备无机纳米粒子/芳香族聚酰亚胺复合薄膜的方法及制成的复合薄膜。本发明专利技术所述方法包括：将含有咪唑结构的芳香族聚酰亚胺薄膜与重金属离子络合；表面络合有重金属离子的聚酰亚胺薄膜进行氟化反应，获得表面含有碳氟键的聚酰亚胺薄膜；在所述聚酰亚胺薄膜上通过碳氟键引入硅羟基，形成表面含硅羟基的聚酰亚胺薄膜，再通过所述硅羟基引入无机纳米粒子层，即得所述复合薄膜。本发明专利技术所述方法能够提高氟化反应的选择性，从而提高聚酰亚胺薄膜表面C‑F键的含量，避免聚酰亚胺大分子的断链，所述复合薄膜的接枝密度高，耐原子氧、耐电晕性能好。

Method for preparing inorganic nano particle / aromatic polyimide composite film and composite film prepared

The invention relates to a method for preparing inorganic nanoparticles/aromatic polyimide composite film and a composite film. The method comprises the following steps: complexing an aromatic polyimide film containing imidazole structure with heavy metal ions; fluorinating a polyimide film with heavy metal ions on the surface to obtain a polyimide film containing a carbon-fluorine bond on the surface; introducing a silicon hydroxide through a carbon-fluorine bond on the polyimide film; The composite film is prepared by forming a polyimide film with a surface containing silicon hydroxyl group and then introducing the silicon hydroxyl group into the inorganic nanoparticle layer. The method can improve the selectivity of fluorination reaction, thereby increasing the content of C_F bond on the surface of polyimide film and avoiding the breakage of polyimide macromolecule chain. The composite film has high graft density, good resistance to atomic oxygen and corona resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种制备无机纳米粒子/芳香族聚酰亚胺复合薄膜的方法及制成的复合薄膜
本专利技术涉及芳香族聚酰亚胺薄膜领域，具体而言，涉及一种制备无机纳米粒子/芳香族聚酰亚胺复合薄膜的方法及制成的复合薄膜。
技术介绍
芳香族聚酰亚胺(聚酰亚胺)是一种机械性能、热性能及化学稳定性良好的高性能聚合物材料，在航空航天、能源、电子领域等发挥着重要作用，其常被用来作为太阳能电池基板、液晶显示屏、气体分离膜等。在低地球轨道、高铁的电机、高压输变电等一些具体情境使用时，需要聚酰亚胺材料具有耐原子氧、耐电晕等性能，较为经济便捷的方法是在聚酰亚胺膜表面涂覆一层具有出色耐原子氧、耐电晕性能的无机保护涂层，例如SiO2、Al2O3、TiO2、SnO2等。制备无机纳米粒子层状复合薄膜以提高聚酰亚胺薄膜耐原子氧、耐电晕能力的方法优点在于可以保持聚酰亚胺薄膜本身优异的综合性能，更重要的是聚酰亚胺薄膜表面致密的单纯的无机纳米粒子层可很好阻隔原子氧、电晕对其下方聚酰亚胺有机材料的侵蚀。目前制备这类无机纳米粒子与聚酰亚胺的层状复合薄膜主要包括以下两种策略：①采用CVD、PVD、LPD等方法，在聚酰亚胺薄膜表面溅射或沉积一层SiO2、A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备无机纳米粒子/芳香族聚酰亚胺复合薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)将含有咪唑结构的芳香族聚酰亚胺薄膜与重金属离子络合；(2)表面络合有重金属离子的聚酰亚胺薄膜进行氟化反应，获得表面含有碳氟键的聚酰亚胺薄膜；(3)在所述聚酰亚胺薄膜上通过碳氟键引入硅羟基，形成表面含硅羟基的聚酰亚胺薄膜，再通过所述硅羟基引入无机纳米粒子层，即得所述复合薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种制备无机纳米粒子/芳香族聚酰亚胺复合薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)将含有咪唑结构的芳香族聚酰亚胺薄膜与重金属离子络合；(2)表面络合有重金属离子的聚酰亚胺薄膜进行氟化反应，获得表面含有碳氟键的聚酰亚胺薄膜；(3)在所述聚酰亚胺薄膜上通过碳氟键引入硅羟基，形成表面含硅羟基的聚酰亚胺薄膜，再通过所述硅羟基引入无机纳米粒子层，即得所述复合薄膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚酰亚胺由二胺单体和二酐单体反应形成，其中，所述咪唑结构由所述二胺单体引入，所述二胺单体包括含咪唑结构的二胺单体，可选地，所述二胺单体还包括其他二胺单体；优选地，所述含咪唑结构的二胺单体为含苯并吡唑结构的二胺单体，更优选地，所述含咪唑结构的二胺单体为5(6)-胺基-2-(4-胺基苯基)苯并咪唑(PABZ)；优选地，所述其他二胺单体为4，4`-二氨基二苯醚(ODA)和/或对苯二胺(PDA)；优选地，所述二酐单体为3,3',4,4'-联苯四酸二酐(BPDA)和/或均苯四甲酸酐(PDMA)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述重金属离子选自Fe3+、Cu2+、Ni2+、Cr3+、Co2+、Sn4+中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述硅羟基通过接枝硅烷偶联剂并水解的方式引入所述聚酰亚胺薄膜；优选地，所述硅烷偶联剂为硅氧烷偶联剂；更优选地，所述硅氧烷偶联剂为含氨基或含巯基的硅氧烷偶联剂；最优选地，所述含氨基或者巯基的硅氧烷为氨丙基封端聚二甲基硅氧烷，氨丙基三甲氧基硅烷，氨丙基三乙氧基硅烷，3-氨丙基三羟基硅烷，乙氧基氨丙基聚二甲基硅氧烷，氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，3-巯基丙基三乙氧基硅烷，γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；优选地，所述水解在酸性水溶液中进行，更优选地，所述酸性水溶液的pH为1～6；优选地，所述酸性水溶液由无机酸或有机酸配制而成，所述无机酸为硫酸、盐酸、磷酸和硝酸中的至少一种，所述有机酸优选甲酸、乙酸和草酸中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机纳米粒子层由无机溶胶形成，例如，所述无机溶胶为硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶或锡溶胶中的至少一种；优选地，所述无机溶胶由前驱体溶液经催化水解而成；优选地，所述硅溶胶的前驱体为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种，所述铝溶胶的前驱体为异丙醇铝、硝酸铝、碳酸铝铵中的一种或多种，所述钛溶胶的前驱体为钛酸丁酯、四氯化钛、硫酸氧钛中的一种或多种，所述锡溶胶的前驱体为氯化锡(Ⅱ)二水合物、四氯化锡、锡酸四丁酯中的一种或多种，水解用的催化剂为盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、甲酸、乙酸、草酸中的一种或者多种，所述前驱体溶液的溶解为甲醇、乙醇、N-甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向阳，蒋婵，程政，罗龙波，王旭，刘昌莉，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51