一种自修复且可回收聚酰亚胺绝缘薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种自修复且可回收聚酰亚胺绝缘薄膜及其制备方法和应用，属于绝缘薄膜技术领域；包括：S1.将氨基单体、4,4'

【技术实现步骤摘要】
一种自修复且可回收聚酰亚胺绝缘薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及自修复且可回收聚酰亚胺绝缘薄膜
，特别是指一种自修复且可回收聚酰亚胺绝缘薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺(Polyimide)作为一种以酰亚胺环为结构的高性能聚合物材料，因其具有优异的机械性能、化学稳定性、热稳定性等优势而被广泛应用于电工、电子及绝缘技术等领域。但是，传统的聚酰亚胺薄膜由于不溶的特性，经损伤尤其是电损伤后不能够得到及时的修复和回收，造成了严重的资源浪费与环境污染。
[0003]现有的技术手段中为了增加高分子绝缘材料的利用率，通常是在基体中填充具有固化特性的微胶囊填料，如CN112409924A中将表面接枝氨基的环氧树脂和海藻酸钙基微胶囊与EDC反应后生成的O
‑
酰基异脲中间体混合，反应得到自修复的环氧树脂涂料。但是，此方法对高分子基体的修复次数有限，并且不利于电损伤后的电树枝的修复。此外，经过多次修复的材料本身的性能也很难达到原有的水平，降低了材料的使用效率。
[0004]因此，能够设计制备高性能自修复、可回收的聚酰亚胺绝缘材料仍然具有很大的挑战。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种自修复且可回收聚酰亚胺绝缘薄膜及其制备方法和应用。该薄膜能进行多次回收和修复，且兼具低介电常数、良好的机械性能、高热稳定性、高绝缘特性以及优异的绝缘性能恢复能力，使该类薄膜成为一种有前途低能耗耐高温绝缘材料，可促进电工、电子领域内材料的可持续发展与循环使用。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]第一方面，提供一种自修复且可回收聚酰亚胺绝缘薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1.在第一溶剂存在下，将氨基单体、4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)进行第一聚合反应，得到氨基封端共聚型聚酰胺酸溶液；所述氨基单体包括1,4
‑
双(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)苯和/或9,9
‑
双(3
‑
氟
‑4‑
氨基苯基)芴；
[0009]S2.将步骤S1得到的共聚型聚酰胺酸溶液与有机溶剂进行共沸除水处理，然后经沉析、干燥得到氨基封端小分子量共聚型聚酰亚胺粉末；
[0010]S3.在第二溶剂存在下，将步骤S2得到的聚酰亚胺粉末与三醛基交联剂进行第二聚合反应；
[0011]S4.将步骤S3得到的聚合物在250
‑
300℃下进行热交联反应1～2h，形成具有动态共价亚胺键的聚酰亚胺绝缘薄膜。
[0012]优选地，S1中，所述氨基单体中氨基的总物质的量与4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)中酸酐基团的物质的量之比为(1.5～2):1。
[0013]优选地，所述氨基单体和4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)的总质量，与第一溶剂的体积的比为(2.4～2.7)g：(25～30)mL。
[0014]优选地，所述第一聚合反应的温度为0℃～25℃，第一聚合反应的时间为10～20h。
[0015]优选地，S1中，所述第一溶剂、氨基单体、4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)通过以下方式引入进行第一聚合反应：
[0016]将氨基单体总量的1/2和第一溶剂混合，然后加入4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)进行一段第一聚合反应，随后加入余量的氨基单体进行二段第一聚合反应。
[0017]优选地，S1中，所述氨基单体为1,4
‑
双(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)苯和9,9
‑
双(3
‑
氟
‑4‑
氨基苯基)芴，以所含氨基的物质的量计，双(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)苯和9,9
‑
双(3
‑
氟
‑4‑
氨基苯基)芴的比例为(0.8:1.2)～(1.2:0.8)。
[0018]优选地，S1中，所述第一溶剂、氨基单体、4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)通过以下方式引入进行第一聚合反应：
[0019]将9,9
‑
双(3
‑
氟
‑4‑
氨基苯基)芴总量的1/2和第一溶剂混合，然后加入4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)进行一段第一聚合反应，随后加入1,4
‑
双(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)苯总量的1/2进行二段第一聚合反应，最后如此交替加入剩下的两种氨基单体进行多段第一聚合反应。
[0020]优选地，S2中，所述有机溶剂为甲苯或间二甲苯。
[0021]优选地，所述有机溶剂的添加量是所述第一溶剂体积的10％～15％。
[0022]优选地，所述共沸除水处理的温度为180～210℃，时间为6～9h。
[0023]优选地，S3中，所述三醛基交联剂的物质的量与所述氨基单体总的物质的量与之比为(2
‑
2.2):3。
[0024]优选地，所述三醛基交联剂为均苯三甲醛。
[0025]优选地，所述第二聚合反应的温度为20
‑
30℃，时间为1～2h。
[0026]第二方面，提供第一方面所述的制备方法制得的自修复且可回收聚酰亚胺绝缘薄膜。
[0027]优选地，所述聚酰亚胺绝缘薄膜在机械损伤后，通过以下方法自修复：滴加解离溶剂，进行高温自修复。
[0028]优选地，所述聚酰亚胺绝缘薄膜经电击穿、电晕破坏后，通过以下方法进行回收：在解离溶剂中进行回收，以及再次添加三醛基交联剂交联成膜，使得绝缘性能回升。
[0029]优选地，所述解离溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、二氯甲烷以及浓盐酸的混合溶剂。
[0030]第三方面，提供第二方面所述的自修复且可回收聚酰亚胺绝缘薄膜在电工电子或绝缘材料领域的应用。
[0031]本专利技术的专利技术人研究发现，虽然现有的聚酰亚胺材料较多，且其具有一定的高热稳定性，但是其自修复和回收性能较差甚至不具有该性能，这是由于聚酰亚胺本身具有较高的玻璃化转变温度和较强的化学稳定性，在温和的条件下分子链不能运动以及解离与再聚合，为了实现高玻璃化转变温度的聚酰亚胺的自修复与可回收，进而研究提出本专利技术。
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自修复且可回收聚酰亚胺绝缘薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.在第一溶剂存在下，将氨基单体、4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)进行第一聚合反应，得到氨基封端共聚型聚酰胺酸溶液；所述氨基单体包括1,4
‑
双(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)苯和/或9,9
‑
双(3
‑
氟
‑4‑
氨基苯基)芴；S2.将步骤S1得到的共聚型聚酰胺酸溶液与有机溶剂进行共沸除水处理，然后经沉析、干燥得到氨基封端小分子量共聚型聚酰亚胺粉末；S3.在第二溶剂存在下，将步骤S2得到的聚酰亚胺粉末与三醛基交联剂进行第二聚合反应；S4.将步骤S3得到的聚合物在250
‑
300℃下进行热交联反应1～2h，形成具有动态共价亚胺键的聚酰亚胺绝缘薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述氨基单体中氨基的总物质的量与4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)中酸酐基团的物质的量之比为(1.5～2):1；和/或，所述氨基单体和4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)的总质量，与第一溶剂的体积的比为(2.4～2.7)g：(25～30)mL；和/或，所述第一聚合反应的温度为0℃～25℃，第一聚合反应的时间为10～20h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述第一溶剂、氨基单体、4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)通过以下方式引入进行第一聚合反应：将氨基单体总量的部分和第一溶剂混合，然后加入4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)进行一段第一聚合反应，随后加入余量的氨基单体进行二段第一聚合反应。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述氨基单体为1,4
‑
双(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)苯和9,9
‑
双(3
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：查俊伟，万宝全，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：