一种高阻燃性聚酰亚胺薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高阻燃性聚酰亚胺薄膜及其制备方法，所述薄膜是由含酚羟基芳香族二元伯胺、其他芳香族二元伯胺、芳香族二元酸酐和四溴苯酐的反应产物。本发明专利技术具有很高的阻燃性、耐热性、电气绝缘性以及优异的力学性能等，并且其制备方法通用性强，反应条件温和，操作简单，成本低，对环境友好，有利于实现工业化规模生产，并可应用于大电机主绝缘材料、电磁线绕包电气绝缘材料、柔性覆铜箔板(FCCL)等高科技领域。

A High Flame Retardant Polyimide Film and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种高阻燃性聚酰亚胺薄膜及其制备方法
本专利技术属于聚酰亚胺薄膜领域，特别涉及一种高阻燃性聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
技术介绍
聚酰亚胺薄膜是一类综合性能非常优异的高分子材料，具有特别优异的耐热性、耐低温性、电气性能和力学性能，被广泛地应用于电子微电子、印制线路板、电线电缆、电机主绝缘、船舶航运、航空航天、激光、光电等高科技领域。传统的聚酰亚胺薄膜，如美国DUPONT公司生产的KAPTON薄膜以及国产的H薄膜，它们的分子结构均为均苯四甲酸二酐型，即其主要单体原料为均苯四甲酸二酐和4,4'-二氨基二苯醚。美国宇航局(NASA)于2009年发射太空望远镜(NGST)用于进一步探索宇宙的起源，其中多层绝缘遮阳板材料(MLI)是关键性材料之一。为此，开发了宇宙环境下可稳定工作的新型聚酰亚胺薄膜材料：LaRCTM-CP1和LaRCTM-CP2，其具体的分子结构如下：日本NTT公司利用2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐单体，与均苯四甲酸二酐或3,3'-二(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯开发得到了在可见光范围内光透过率较好的聚酰亚胺薄膜材料。虞鑫海等人对用于制备聚酰亚胺薄膜的聚酰亚胺单体做了大量的研究开发工作：(1)【新型聚酰亚胺特种单体的合成及其表征，绝缘材料通讯，1999，32(5)：1-4】公开了1,3-双(3-氨基苯氧基)苯的制备方法；(2)【3,3'-二氨基二苯醚的合成及其聚酰亚胺，绝缘材料，2001，34(4)：13-16】公开了3,3'-二氨基二苯醚的制备方法；(3)【2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷的制备及其可溶性聚酰亚胺的研究，绝缘材料，2001，34(6):3-6】公开了2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷的制备方法；(4)【双酚A型聚酰亚胺单体的合成与应用，绝缘材料，2002，35(4)：3-7】以及中国专利技术专利CN1472193A(2004-02-04)公开了2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷的制备方法；(5)【含氟聚酰亚胺特种弹体的合成及其表征，化工新型材料，2003，31(10)：24-27，31】公开了2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷的制备方法；(6)【4,4'-双(4-氨基苯氧基)二苯硫醚及其聚酰亚胺的合成与性能研究，绝缘材料，2008，41(5)：10-14】公开了4,4'-双(4-氨基苯氧基)二苯硫醚的制备方法。中国专利技术专利CN101289543B公开了柔性覆铜箔板用1,4-双(2,4-二氨基苯氧基)苯型聚酰亚胺薄膜的制备方法，其主要步骤包括：(1)1,4-双(2,4-二氨基苯氧基)苯、芳香族二元伯胺与芳香族二元酐和含不饱和双键的有机化合物，在非质子强极性有机溶剂体系中，于20℃～140℃温度范围内，搅拌反应，得到棕色粘稠的可交联固化的热固性聚酰胺酸溶液；(2)将所得的聚酰胺酸溶液流涎成膜，于100℃～400℃脱水亚胺化和热固化交联反应，得到均匀透明的聚酰亚胺薄膜。中国专利技术专利CN101392059B公开了无色透明芳香族聚酰亚胺薄膜的分子结构及其制备方法。中国专利技术专利CN101921483B公开了一种聚苯并咪唑酰亚胺薄膜及其制备方法，其主要特征是：其分子结构通式如下所示：其中：-Q1-为芳香族二元伯胺的二价残基；＝Ar＝为芳香族二元酸酐的四价残基；其制备，包括：将芳香族二元伯胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(APABI)与芳香族二元酸酐在强极性非质子有机溶剂体系中，于室温下搅拌反应5-8小时后，获得均相透明粘稠状的聚苯并咪唑酰胺酸溶液，然后，于流延机中流延成膜，热亚胺化，脱膜，卷绕，得到坚韧透明的聚苯并咪唑酰亚胺薄膜。中国专利技术专利CN101928460B公开了一种含活性基团线型聚酰亚胺-马来酰亚胺共聚物及其薄膜的制备方法，其主要步骤是：(1)将含羟基芳香族二元伯胺和强极性非质子有机溶剂加入聚合瓶中，室温下搅拌，完全溶解后，冰水浴冷却至5℃以下，加入芳香族二元酸酐，搅拌，于5℃-10℃的温度范围内反应3小时后，获得均相、透明、粘稠状的含羟基芳香族聚酰胺酸树脂溶液；其中，芳香族二元酸酐的摩尔数等于含羟基芳香族二元伯胺的摩尔数；(2)将马来酰亚胺树脂溶解于强极性非质子有机溶剂中，室温下搅拌溶解，得到均相透明的马来酰亚胺树脂溶液；(3)将含羟基芳香族聚酰胺酸树脂溶液和马来酰亚胺树脂溶液，室温下按一定比例混合均匀，得到均相溶液，用强极性非质子有机溶剂调节混合液的粘度，使其粘度值处于80秒-160秒之间(4#粘度杯，25℃)，随后，混合液于流延机中成膜，加热升温，进行脱水热亚胺化和共聚等化学反应，冷却，脱膜，获得含活性基团线型聚酰亚胺-马来酰亚胺共聚物薄膜。中国专利技术专利CN101580637B公开了一种含脂环聚酰亚胺薄膜，其分子结构通式为：其中，-CA-为脂环二元伯胺的二价连接基；-Ar-为芳香族二元伯胺的二价连接基；-R-为芳香族二元酸酐的二价连接基。其制备包括：室温下，将脂环二元伯胺、芳香族二元伯胺溶解于强极性非质子有机溶剂中，搅拌呈均相溶液后，加入芳香族二元酸酐，搅拌，于室温下反应1-3小时后，获得均相、透明、粘稠状的含脂环聚酰胺酸树脂溶液；其中，脂环二元伯胺和芳香族二元伯胺的摩尔比为1：1-5；芳香族二元酸酐的摩尔数等于脂环二元伯胺与芳香族二元伯胺的摩尔数之和；用强极性非质子有机溶剂调节上述含脂环聚酰胺酸树脂溶液的粘度，于流延机中成膜，加热升温，进行脱水热亚胺化反应，冷却，脱膜，获得均相透明的含脂环聚酰亚胺薄膜。中国专利技术专利CN101585923B公开了一种高可见光透过性聚酰亚胺薄膜，其分子结构通式如下所示：其中-R1-为二元伯胺的二价残基，-R2-为芳香族二元酸酐分子的二价连接基；其制备，包括如下步骤：(1)在室温下，将二元伯胺溶解于强极性非质子有机溶剂体系中，冰水浴冷却至5℃-10℃的温度范围内，加入芳香族二元酸酐，搅拌，于5℃-10℃的温度范围内反应4-10小时后，获得均相、透明、粘稠状的聚酰胺酸树脂溶液；(2)调节该聚酰胺酸树脂溶液的粘度，于流延机中成膜，热亚胺化，获得均相透明的聚酰亚胺薄膜，其可见光透过率高达94％(膜厚50微米)。中国专利技术专利CN101597428B公开了全芳型含氟无色透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法，其分子结构通式为：其制备包括：将含氟芳香族二元伯胺和强极性非质子有机溶剂加入聚合瓶中，室温下搅拌，完全溶解后，冰水浴冷却至5℃以下，加入芳香族二元酸酐，搅拌，于5℃-10℃的温度范围内反应3小时后，获得均相、透明、粘稠状的含氟芳香族聚酰胺酸树脂溶液；其中，芳香族二元酸酐的摩尔数等于含氟芳香族二元伯胺的摩尔数；用强极性非质子有机溶剂调节上述含氟芳香族聚酰胺酸树脂溶液的粘度，于流延机中成膜，加热升温，进行脱水热亚胺化反应，冷却，脱膜，获得全芳型含氟无色透明聚酰亚胺薄膜。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高阻燃性聚酰亚胺薄膜及其制备方法，该薄膜具有很高的阻燃性、耐热性、电气绝缘性以及优异的力学性能等，可应用于大电机主绝缘材料、电磁线绕包电气绝缘材料、柔性覆铜箔板(FCCL)等高科技领域。本专利技术提供了一种高阻燃性聚酰亚胺薄膜，所述薄膜是由含酚羟基芳香族二元伯胺、其他芳香族二元伯胺、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高阻燃性聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述薄膜是由含酚羟基芳香族二元伯胺、其他芳香族二元伯胺、芳香族二元酸酐和四溴苯酐的反应产物；其中，含酚羟基芳香族二元伯胺与其他芳香族二元伯胺的摩尔比为1:0.1‑10；含酚羟基芳香族二元伯胺与四溴苯酐的摩尔比为1:1‑2.2；二胺与芳香族二元酸酐的摩尔比为1:0.9‑1；二胺的摩尔数是指含酚羟基芳香族二元伯胺与其他芳香族二元伯胺的摩尔数之和。

【技术特征摘要】
1.一种高阻燃性聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述薄膜是由含酚羟基芳香族二元伯胺、其他芳香族二元伯胺、芳香族二元酸酐和四溴苯酐的反应产物；其中，含酚羟基芳香族二元伯胺与其他芳香族二元伯胺的摩尔比为1:0.1-10；含酚羟基芳香族二元伯胺与四溴苯酐的摩尔比为1:1-2.2；二胺与芳香族二元酸酐的摩尔比为1:0.9-1；二胺的摩尔数是指含酚羟基芳香族二元伯胺与其他芳香族二元伯胺的摩尔数之和。2.根据权利要求1所述的一种高阻燃性聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述含酚羟基芳香族二元伯胺选自2,5-二羟基对苯二胺、4,4’-二氨基-4”-羟基三苯甲烷、3,3’-二氨基-4,4’-二羟基联苯、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种高阻燃性聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述其他芳香族二元伯胺选自间苯二胺、对苯二胺、2-甲基间苯二胺、2,4,6-三甲基间苯二胺、3,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯醚、3,3’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基联苯、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基二苯甲烷、4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷、2,6-双(4-氨基苯氧基)苯甲腈、2,6-双(3-氨基苯氧基)苯甲腈、3,5-双(4-氨基苯氧基)苯甲酸、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、2,6-双(4-氨基苯氧基)甲苯、2,5-双(4-氨基苯氧基)甲苯、3,5-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯甲酸、2,6-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)甲苯、2,5-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)甲苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4,4’-双(4-氨基苯氧基)二苯甲烷、4,4’-双(3-氨基苯氧基)二苯甲烷、4,4’-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)二苯甲烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[4-(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4’-双(4-氨基苯氧基)二苯砜、4,4’-双(3-氨基苯氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞鑫海，鲁成明，李紫璇，董浩，
申请(专利权)人：东华大学，上海睿兔电子材料有限公司，虞鑫海，
类型：发明
国别省市：上海,31