一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于材料合成技术领域，公开了一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜，包括上层高硬度聚酰亚胺层及下层可热压合的热塑性聚酰亚胺层；所述高硬度聚酰亚胺层由第一芳香二胺单体、高硬度填料与第一芳香二酐单体聚合而成；所述热塑性聚酰亚胺层由第二芳香二胺单体、增粘助剂与第二芳香二酐单体聚合而成，本发明专利技术原料易得，反应过程简便，适用性广泛，所制备的聚酰亚胺薄膜力表面铅笔硬度高达5H，使用过程中不易产生划痕，可与不同材质材料热压合粘结。可与不同材质材料热压合粘结。

【技术实现步骤摘要】
一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料科学
，更具体的说是涉及一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺是综合性能非常优异的特种工程塑料，具有耐高温、机械强度高、热膨胀系数低、介电性能优异、抗紫外辐射性能优异等诸多优点，已广泛应用于航空航天、微电子、显示器、新能源、分离膜、IT机器、激光等领域。
[0003]聚酰亚胺薄膜具有普通塑料难以比拟的机械强度，其拉伸强度高达200MPa，然而，作为聚合物薄膜材料，还是存在着硬度不够的问题，聚酰亚胺薄膜的铅笔硬度仅有HB，人通过指甲刮擦便可在其表面形成划痕。膜面的易划损特性，限制了材料在显示、触控、运动等领域的应用。
[0004]传统聚酰亚胺薄膜材料是热固性聚合物，并不具备粘结功能，在实际应用过程中，通常需要在表面涂布丙烯酸树脂，环氧树脂等材料。上述树脂的耐温性远不如聚酰亚胺，会限制材料在高温方面的应用，同时还存在因树脂与聚酰亚胺薄膜粘结性差而易剥离脱落等问题。
[0005]因此，如何提供一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的是提供了一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜及其制备方法，上层膜面具有较高的硬度，可抵抗划损，下层材料具备热压合性能，可通过热压合实现聚酰亚胺薄膜与其他材料的粘结。
[0007]本专利技术的另一个目的是提供上述聚酰亚胺薄膜的制备方法，具有制备工艺简单、成本较低、适用性广泛、易于工业生产等优点。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜，包括上层高硬度聚酰亚胺层及下层可热压合的热塑性聚酰亚胺层；
[0010]所述高硬度聚酰亚胺层由第一芳香二胺单体、高硬度填料与第一芳香二酐单体聚合而成，并且所述第一芳香二胺单体与所述第一芳香二酐单体的摩尔比为1：(0.96
‑
1.04)，所述高硬度填料占所述第一芳香二胺单体与所述第一芳香二酐单体总质量的5
‑
100％；
[0011]所述热塑性聚酰亚胺层由第二芳香二胺单体、增粘助剂与第二芳香二酐单体聚合而成，并且所述第二芳香二胺单体与所述第二芳香二酐单体的摩尔比为1：(0.96
‑
1.04)，所述增粘助剂占所述第二芳香二胺单体与所述第二芳香二酐单体总质量的0.1
‑
5wt％。
[0012]本专利技术中通过增加高硬度填料能够有效的提高复合薄膜的硬度，添加量越多时，硬度提升越明显，但同时会牺牲复合薄膜的力学性能；
[0013]通过添加微量的增粘助剂，可在热塑性聚酰亚胺层与被粘结材料(如铁，玻璃等)之间形成一定的化学键，增强粘结性能。当添加量偏少时，大部分增粘助剂被包裹至热塑性聚酰亚胺内部，难以与被粘结材料形成相互作用；当添加量偏高时，表面增粘助剂达到饱和，并不能再提升热塑性聚酰亚胺层与被粘结材料的剥离强度，过量的添加反而会带来负面作用，如损害材料的力学性能，改变颜色等。
[0014]优选的，在上述一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜中，所述第一芳香二胺单体包括4,4'
‑
二氨基二苯醚(ODA)、对苯二胺(pPDA)、间苯二胺(mPDA)、4,4'
‑
亚甲基二苯胺(MDA)、4,4'
‑
二氨基二苯砜(DDS)、4,4'
‑
二氨基
‑
2,2'
‑
二甲基
‑
1,1'
‑
联苯(M
‑
TOLIDINE)中的一种或者多种。
[0015]优选的，在上述一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜中，所述高硬度填料包括氮化碳，氮化硅，金刚石，氧化锆中的一种或者多种；并且所述高硬度填料的粒径为50nm
‑
30μm。
[0016]上述技术方案的有益效果是：当引入的填料含量越多时，复合薄膜的硬度也就越高；当填料的粒径越小时，在复合薄膜中的分布越致密，但填充量有限，而大粒径能够带来较大的质量填充，因此优先选择填料粒径D
50
分布在1
‑
5μm的高硬度填料，可以获得较好的复合性能。
[0017]上述技术方案的有益效果是：SiC、Si3N4、金刚石、氧化锆等具有非常高的硬度，上述材料的莫氏硬度均高于8.5，高硬度填料的引入可以有效的提高聚酰亚胺薄膜的硬度。
[0018]优选的，在上述一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜中，所述第一芳香二酐单体包括苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3',4,4'
‑
联苯四羧酸二酐(BPDA)、4,4'
‑
(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)、3,3',4,4'
‑
二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)中的一种或者多种。
[0019]优选的，在上述一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜中，第二芳香二胺单体包括间苯二胺(MPD)、2,2'
‑
双[4
‑
(4
‑
氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、1,3
‑
双(4'
‑
氨基苯氧基)苯(TPE
‑
R)、1,4
‑
双(4
‑
氨基苯氧基)苯(TPE
‑
Q)中的一种或者多种。
[0020]优选的，在上述一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜中，所述第二芳香二酐单体包括苯四甲酸二酐(PMDA)、4,4'
‑
氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)双酚A型二醚二酐(BPADA)、4,4'
‑
对苯二氧双邻苯二甲酸酐(HQDPA)、2,3,3',4'
‑
联苯四甲酸二酐(α
‑
BPDA)中的一种或者多种。
[0021]上述技术方案的有益效果是：第二芳香二胺单体与第二芳香二酐单体具备较为柔性的结构，制备而得的聚酰亚胺具有较低的玻璃化转变温度和加工熔融温度，同时又保持较高的分解温度，因此可以在高温下实现薄膜与其他材料的粘合。
[0022]优选的，在上述一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜中，所述增粘助剂包括纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或者多种。
[0023]上述技术方案的有益效果是：上述增粘助剂可以增强热塑性聚酰亚胺层与高硬度聚酰亚胺层薄膜的粘结性，同时当热塑性聚酰亚胺与金属，玻璃等材料进行热压合后，能够有效的增强剥离强度。
[0024]优选的，在上述一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜中，所述高硬度聚酰亚胺层的厚度为3
‑
150μm，所述热塑性聚酰亚胺层的厚度为2
‑
20μm。
[0025]上述技术方案的有益效果是：热塑性聚酰亚胺层主要是起到粘结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜，其特征在于，包括上层高硬度聚酰亚胺层及下层可热压合的热塑性聚酰亚胺层；所述高硬度聚酰亚胺层由第一芳香二胺单体、高硬度填料与第一芳香二酐单体聚合而成，并且所述第一芳香二胺单体与所述第一芳香二酐单体的摩尔比为1：(0.96
‑
1.04)，所述高硬度填料占所述第一芳香二胺单体与所述第一芳香二酐单体总质量的5
‑
100％；所述热塑性聚酰亚胺层由第二芳香二胺单体、增粘助剂与第二芳香二酐单体聚合而成，并且所述第二芳香二胺单体与所述第二芳香二酐单体的摩尔比为1：(0.96
‑
1.04)，所述增粘助剂占所述第二芳香二胺单体与所述第二芳香二酐单体总质量的0.1
‑
5wt％。2.根据权利要求1所述的一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述第一芳香二胺单体包括4,4'
‑
二氨基二苯醚、对苯二胺、间苯二胺、4,4'
‑
亚甲基二苯胺、4,4'
‑
二氨基二苯砜、4,4'
‑
二氨基
‑
2,2'
‑
二甲基
‑
1,1'
‑
联苯中的一种或者多种；所述第一芳香二酐单体包括苯四甲酸二酐、3,3',4,4'
‑
联苯四羧酸二酐、4,4'
‑
(六氟异丙烯)二酞酸酐、3,3',4,4'
‑
二苯甲酮四甲酸二酐中的一种或者多种。3.根据权利要求1所述的一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述高硬度填料包括氮化碳，氮化硅，金刚石，氧化锆中的一种或者多种，并且所述高硬度填料的粒径为50nm
‑
30μm。4.根据权利要求1所述的一种可热压合的高硬度聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述第二芳香二胺单体包括间苯二胺、2,2'
‑
双[4
‑
(4
‑
氨基苯氧基苯基)]丙烷、1,3
‑
双(4'
‑
氨基苯氧基)苯、1,4
‑
双(4
‑
氨基苯氧基)苯中的一种或者多种；所述第二芳香二酐单体包括苯四甲酸二酐、4,4'
‑
氧双邻苯二甲酸酐双酚A型二醚二酐、4,4'
‑
对苯二氧双邻苯二甲酸酐、2,3,3',4'
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：贝润鑫，刘宸宇，李敏，张艺，刘顺祯，
申请(专利权)人：无锡顺铉新材料有限公司无锡顺铉光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：