一种高强度高伸长率聚芳酰胺薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜及其制备方法，通过将对位聚芳酰胺树脂和断裂伸长率调节剂按一定比例溶解于浓硫酸中形成均一的高分子复合溶液，进行充分真空脱泡处理，在一定温度下，经衣架式或T型流延模头流延挤出成型、凝固、清洗、双向拉伸、烘干等系列工序，最终生产制备得到高断裂伸长率的高性能成品薄膜。本发明专利技术采用具有低结晶性、高韧性、塑性、耐温性和力学性能的高分子树脂，包括间位聚芳酰胺、聚芳噁二唑等作为断裂伸长率调节剂，引入到对位聚芳酰胺薄膜中能够有效破坏其结晶性和刚性，在不明显影响力学及热学等其他优势特性情况下，增强薄膜的韧性和抗撕裂性能，提高断裂伸长率，有效满足相关电子电气产品的实际需求。

A High Strength and High Elongation Polyarylamide Film and Its Preparation Method

The invention relates to a high breaking elongation polyaromatic amide film and its preparation method. By dissolving para-polyaromatic amide resin and breaking elongation regulator in a certain proportion in concentrated sulphuric acid to form a homogeneous polymer composite solution, and fully vacuum defoaming treatment, the film is extruded, solidified, cleaned and biaxially stretched by clothes rack or T-shaped casting die at a certain temperature. High-performance finished films with high elongation at break were prepared by a series of processes such as drying and drying. The invention adopts macromolecule resins with low crystallinity, high toughness, plasticity, temperature resistance and mechanical properties, including meta-polyaromatic amide, poly-aromatic oxadiazole, etc. as breaking elongation regulators, which can effectively destroy the crystallinity and rigidity of para-polyaromatic amide films, and enhance the toughness and rigidity of films without obviously affecting other advantages such as mechanics and thermology. Tear resistance, improve elongation at break, effectively meet the actual needs of related electronic and electrical products.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高伸长率聚芳酰胺薄膜及其制备方法
本专利技术涉及膜材料和高分子树脂薄膜成型
，具体涉及一种高强度高伸长率聚芳酰胺薄膜及其制备方法。
技术介绍
随着电子电气工业高速发展，相关设备及器件对耐高温绝缘膜材料性能要求更高。国内外目前大规模应用的耐高温薄膜主要为聚酰亚胺薄膜，但其生产工艺较为复杂、生产效率低、成本高，因此仍然需要开发更多低成本耐高温高性能薄膜材料。芳香族聚酰胺(聚芳酰胺)具有芳香环和酰胺基团交替排列的分子结构，分子链中既含有刚性的芳环结构，又含有大量氢键，这种结构决定了其具备良好的力学性能、热稳定性和化学稳定性，是一种综合性能极为突出的高分子材料。主要应用品种有聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(对位芳纶,PPTA)和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(间位芳纶,MPIA)，已经广泛应用于航空航天、军事装备、建筑材料和绝缘材料等领域。对位聚芳酰胺因分子结构更为规整、分子链氢键作用和结晶能力较间位聚芳酰胺更强，所体现的性能更为优异，如具备更高力学强度和更好的热稳定性，其耐高温性能、力学性能可以完全媲美聚酰亚胺。尽管对位聚芳酰胺的纤维形态产品对位芳纶已经成为世界上产量最大的高性能纤维，但尚未有商品化的对位聚芳酰胺薄膜面世，核心原因在于对位聚芳酰胺因其分子链排列规整、结晶度高，导致其断裂伸长率偏低，抗撕裂性能差，实用性不强。TadahiroFujita等人系统研究了对位芳香族聚酰胺薄膜制备方法(PolymerEngineeringandScience,1989,29(18),1237)，并对该薄膜进行了充分的表征分析，证明其具有高强度、耐高温、低收缩率等极为突出的特性，但伸长率仅为25％，无显著实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服对位聚芳酰胺薄膜存在的本征断裂伸长率偏低的不足，通过将相对柔性分子链结构的高分子树脂复合在对位聚芳酰胺基体薄膜中，部分破坏分子结晶度，在不明显影响力学及热学等其他优势特性情况下，能够显著提升断裂伸长率，有效满足相关电子电气产品的实际需求，拥有良好的工业化应用前景。提供一种实用价值高、产业化前景好的复合对位聚芳酰胺薄膜及其制备方法，通过该方法及其相关配方能够生产出性能均一、厚度均匀、表面光滑平整且综合性能优异对位聚芳酰胺薄膜产品。本专利技术第一方面提供一种高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜，由聚芳酰胺和柔性分子链结构的断裂伸长率调节剂复合而成。其中，聚芳酰胺为对位聚芳酰胺，所述断裂伸长率调节剂为具有柔性分子链结构的高分子树脂。所述的浓硫酸的浓度为96～100％；所述的断裂伸长率调节剂为不与浓硫酸反应的高分子，该高分子自身韧性和塑性较好，断裂伸长率较高；优选地，所述的对位聚芳酰胺浆液的特性粘数为2～6.0dL/g，断裂伸长率调节剂高分子的特性粘数为1.5～2.5dL/g；优选地，断裂伸长率调节剂是间位聚芳酰胺、聚芳噁二唑、聚砜基酰胺中的一种或几种的混合物。其中，所述薄膜的复合是通过将对位聚芳酰树脂与断裂伸长率调节剂高分子按照0.5～20％重量比，在浓硫酸中溶解混合后，形成总浓度为10～20％，温度范围为70～95℃的复合溶液，经真空脱泡、衣架式模头流延挤出成型、凝固、清洗、双向拉伸、烘干工序制备。所述的溶解为断裂伸长率调节剂高分子和对位聚芳酰胺树脂混合均匀后溶解或是先溶解其中之一，然后进行强烈搅拌使之溶解均匀。优选的溶解顺序为先溶解断裂伸长率调节剂高分子，然后溶解对位聚芳酰胺树脂。优选地，对位聚芳酰树脂与断裂伸长率调节剂高分子之比为1～12％。更为更优选的，对位聚芳酰树脂与断裂伸长率调节剂高分子之比为3～10％。本专利技术的另一方面，提供一种高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将对位聚芳酰胺树脂和断裂伸长率调节剂以0.5～20％(重量比)溶解于浓硫酸中形成均一的高分子复合溶液；进行充分真空脱泡处理，优选地，所述的真空脱泡处理的时间位0.5～6h；经衣架式或T型流延模头流延挤出成型、凝固、清洗、双向拉伸、烘干工序，制备得到高断裂伸长率的高性能成品薄膜。进一步地，所述高分子复合溶液总浓度为10～20％，所述制备是在70～95℃温度条件下进行的。优选地，所述的对位聚芳酰胺浆液的特性粘数为2～6.0dL/g，断裂伸长率调节剂高分子的特性粘数为1.5～2.5dL/g.优选地，所述断裂伸长率调节剂是间位聚芳酰胺、聚芳噁二唑、聚砜基酰胺中的一种或几种的混合物。优选地，对位聚芳酰树脂与断裂伸长率调节剂高分子之比为1～12％。进一步地，更为更优选的，对位聚芳酰树脂与断裂伸长率调节剂高分子之比为3～10％。本专利技术的积极效果在于：本专利技术通过向对位聚芳酰胺薄膜中掺杂其他高分子，部分破坏薄膜的结晶性，以增强薄膜的韧性和抗撕裂性能，显著提高断裂伸长率，使之满足实际应用需要。本专利技术所掺杂的其他高分子本身具有较好的韧性、塑性、耐温性、力学性能，与对位聚芳酰胺树脂具有非常好的相容性，可掺杂比例高，可以随着掺杂比例的改变调整断裂伸长率的范围，并且不会对聚芳酰胺薄膜的其他优良特性造成明显影响，在后期使用过程中亦不会存在小分子析出降低性能的风险。本专利技术所掺杂的高分子成本低于对位聚芳酰胺，生产工艺和环节并未变得更为复杂，对有效降低对位聚芳酰胺薄膜的生产成本具有明显益处。具体实施方式下面结合上述制备方法给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。实施例一掺杂间位聚芳酰胺将3.0千克特性粘度2.1dL/g的间位聚芳酰胺短纤溶解于80℃、100％浓硫酸中形成无色透明溶液，取55千克特性粘度4.6dL/g的对位聚芳酰胺粉末溶解于含间位聚芳酰胺的硫酸溶液中，充分搅拌，形成总固含量约13％的黄色树脂溶液，真空脱泡5小时，经衣架式模头流延挤出成型、凝固、清洗、双向拉伸、烘干等系列工序，最终生产制备得到成品薄膜。本实施例得到的成品薄膜为黄色透明，拉伸比例约1.5倍，厚度为25～27μm，断裂伸长率48％，断裂强度370Mpa，击穿电压强度为220Kv/mm。实施例二掺杂间位聚芳酰胺将2.2千克特性粘度2.1dL/g的间位聚芳酰胺短纤溶解于80℃、100％浓硫酸中形成无色透明溶液，取55千克特性粘度4.6dL/g的对位聚芳酰胺粉末溶解于含间位聚芳酰胺的硫酸溶液中，充分搅拌，形成总固含量约13％的黄色树脂溶液，真空脱泡5小时，经衣架式模头流延挤出成型、凝固、清洗、双向拉伸、烘干等系列工序，最终生产制备得到成品薄膜。本实施例得到的成品薄膜为黄色透明，拉伸比例约1.5倍，厚度为24～26μm，断裂伸长率42％，断裂强度410Mpa，击穿电压强度为230Kv/mm。实施例三掺杂间位聚芳酰胺将4.5千克特性粘度2.1dL/g的间位聚芳酰胺短纤溶解于80℃、100％浓硫酸中形成无色透明溶液，取55千克特性粘度4.8dL/g的对位聚芳酰胺粉末溶解于含间位聚芳酰胺的硫酸溶液中，充分搅拌，形成总固含量约13.5％的黄色树脂溶液，真空脱泡5小时，经衣架式模头流延挤出成型、凝固、清洗、双向拉伸、烘干等系列工序，最终生产制备得到成品薄膜。本实施例得到的成品薄膜为黄色透明，拉伸比例约1.6倍，厚度为13～14μm，断裂伸长率60％，断裂强度340Mpa，击穿电压强度为200Kv/mm。实施例四掺杂间位聚芳酰胺将4.0千克特性粘度2.3d本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜，其特征在于：由聚芳酰胺和柔性分子链结构的断裂伸长率调节剂复合而成。

【技术特征摘要】
1.一种高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜，其特征在于：由聚芳酰胺和柔性分子链结构的断裂伸长率调节剂复合而成。2.根据权利要求1所述的高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜，其特征在于：所述聚芳酰胺为对位聚芳酰胺，所述断裂伸长率调节剂为具有柔性分子链结构的高分子树脂。3.根据权利要求2所述的高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜，其特征在于：所述断裂伸长率调节剂是间位聚芳酰胺、聚芳噁二唑、聚砜基酰胺中的一种或几种的混合物。4.根据权利要求1-3中任一项所述的高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜，其特征在于：所述复合是通过将对位聚芳酰树脂与断裂伸长率调节剂高分子按照0.5～20％重量比，在浓硫酸中溶解混合后，形成总浓度为10～20％，温度范围为70～95℃的复合溶液，经真空脱泡、衣架式模头流延挤出成型、凝固、清洗、双向拉伸、烘干工序制备。5.根据权利要求4所述的高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜，其特征在于：对位聚芳酰树脂与断裂伸长率调节剂高分子之比为1～12％。6.根据权利要求4所述的高断裂伸长率聚芳酰胺薄膜，...

【专利技术属性】
技术研发人员：边莎，冯娇，孙伟，
申请(专利权)人：中国久远高新技术装备公司，
类型：发明
国别省市：北京,11