一种聚酰亚胺-聚四氟乙烯复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体涉及一种聚酰亚胺

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺
‑
聚四氟乙烯复合膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及领域复合材料
，特别是一种聚酰亚胺
‑
聚四氟乙烯复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺(PI)薄膜因其耐温范围宽，机械强度高，电绝缘性优良，被广泛应用于电线电缆绝缘层，牵引电机和变压器线圈的绝缘层，绝缘槽衬以及柔性线路板等领域。但是聚酰亚胺分子链段中的酰亚胺环基团导致其自身吸水率较高，普遍吸水率在0.5～2％，严重影响薄膜在潮湿环境中的绝缘性能。通过在聚酰亚胺薄膜表面涂布耐高温超疏水涂层可以有效克服上述缺陷。聚四氟乙烯(PTFE)由于其对称的C
‑
F键和特殊的螺旋分子链结构导致的其具有高度的不黏附性，优异的耐热性，耐寒性和突出的化学稳定性而被广泛用于疏水涂层的制备。但是聚四氟乙烯和聚酰亚胺的粘结性差，涂层容易开裂，剥离强度低。并且PTFE质地很软，多次摩擦后损耗很大，疏水性能急剧衰减。这些缺陷制约了聚四氟乙烯涂层在聚酰亚胺绝缘薄膜领域的应用。
[0003]目前主要通过添加大量无机陶瓷颗粒来提高聚四氟乙烯涂层的耐磨性，比如公开号为CN113248986A的中国专利技术专利“一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层及其制备方法”中利用正硅酸乙酯和聚乙二醇改性纳米碳化硅，利用硅烷偶联剂KH570改性微米氧化锌，将改性后的颗粒添加到聚四氟乙烯水溶液中搅拌均匀，最后通过空气喷涂法在底漆上均匀喷涂，得到无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层。纳米无机颗粒的加入提高了涂层的耐磨性，而SiC/ZnO/PTFE复合涂层接触角110
°
左右。但是，该方法操作复杂，所用刚性粒子均需进行表面改性才能实现较好的相容性；而且喷涂法并不适用于柔性基材表面涂层构筑，此外接触角依然难以满足超疏水的需求。
[0004]公开号为CN112552783A的中国专利技术专利“一种多维度复合超级疏水涂层及生产方法”中将聚四氟乙烯、水性环氧树脂乳液、复合无机纳米粒子(用溶胶
‑
凝胶法制备纳米二氧化硅或纳米碳化硅包覆石墨或石墨烯粒子)和多种助剂混合后得到多维度复合超疏水涂料。复合无机粒子可大幅提高表面的不规则度，从而更有利于在涂层表面构造出更多的粗糙结构，加上聚四氟乙烯的低表面能使得涂层接触角达到153
°
。水性环氧树脂的添加也大幅提高了涂层和基材的粘附力。但是，水性环氧树脂耐热性较低，无法适用于耐高温(>300℃)场合，所采用的石墨粒子也会影响涂层的电绝缘性能。目前依然缺乏超疏水、耐高温聚酰亚胺薄膜专用的聚四氟乙烯耐磨涂料方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一是提供一种聚酰亚胺
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聚四氟乙烯复合膜的制备方法，该方法成本低廉，操作简单，通过涂层的超疏水和耐磨性能，降低聚酰亚胺薄膜在潮湿环境中的吸水率，提高其使用寿命。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种聚酰亚胺
‑
聚四氟乙烯复合膜
的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1、称取以下质量份的原料：固含量25
‑
60％的聚四氟乙烯水溶液50
‑
90份、水5
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30份、表面活性剂0.4
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3份、乳化剂0.3
‑
3份、硅油2.5
‑
40份、成膜助剂1
‑
5份、增稠剂0.5
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2份、硅烷偶联剂0.3
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2份，上述原料混合并在2000
‑
10000rpm剪切速率经过高速剪切乳化2
‑
10min，得到超疏水聚四氟乙烯水性涂料；
[0008]S2、将聚四氟乙烯水性涂料单面或双面涂布于15
‑
50μm厚的聚酰亚胺薄膜的表面，然后置于280
‑
420℃的高温烘箱中固化2
‑
15min，即制得聚酰亚胺
‑
聚四氟乙烯复合膜。
[0009]作为聚酰亚胺
‑
聚四氟乙烯复合膜的制备方法进一步的改进：
[0010]优选的，所述聚四氟乙烯水溶液为聚四氟乙烯颗粒在水中的分散液，聚四氟乙烯颗粒的粒径50
‑
200nm。
[0011]优选的，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠(FMES)中的一种或两种以上的组合。
[0012]优选的，所述乳化剂为磺基琥珀酸二异辛酯钠二(OT
‑
75)、失水山梨糖醇脂肪酸酯(S
‑
80)、烷基酚聚氧乙烯醚(OP
‑
10)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO
‑
9)中的一种或两种以上组合。
[0013]优选的，所述硅油为二甲基硅油、氨基硅油、三氟丙基硅油、羟基硅油、甲基苯基硅油中的一种或两种以上的组合。
[0014]优选的，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚、2,2,4
‑
三甲基
‑
1,3
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戊二醇单异丁酸酯、乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚中的一种或两种以上的组合。
[0015]优选的，所述增稠剂为聚氨酯类C4、C5、C8、C77或者丙烯酸类R1004、R1005、R1006中的一种或两种以上组合；或者，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH792中的一种或两种以上组合。
[0016]优选的，步骤S1超疏水的聚四氟乙烯水性涂料中硅油的量占总质量的25％。
[0017]优选的，所用涂布方式为丝棒涂布、狭缝涂布或微凹涂布。
[0018]本专利技术的目的之二是提供一种上述任意一项的制备方法制得的聚酰亚胺
‑
聚四氟乙烯复合膜。
[0019]本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
[0020]1)本专利技术通过将硅油组分在内的原料进行高速剪切乳化，得到超疏水聚四氟乙烯水性涂料；然后将该涂料单面或双面涂布在聚酰亚胺薄膜表面，高温固化，制得聚酰亚胺
‑
聚四氟乙烯复合膜。
[0021]2)在组分中添加硅油组分后，PTFE由水性乳液变成水包油乳液，配合各种助剂，硅油分散至微米甚至纳米级别并稳定存在于体系中。涂布并经过高温固化后，膜表面形成带有分级孔洞结构的聚四氟乙烯涂层，在聚酰亚胺薄膜表面形成纳米孔和微米孔有序分布的粗糙结构，合适的粗糙度和聚四氟乙烯低表面能的双重作用下，复合膜表面水接触角显著增加，产生类似荷叶表面的超疏水效应，提高了疏水性，吸水率下降，水接触角最高达到142
°
，复合膜在潮湿环境中体积电阻率得以保持。残余的有机硅组分大幅提高了涂层的耐磨性能。
附图说明
[0022]图1为对比例1未做任何处理的聚酰亚胺的接触角测量照片。
[0023]图2为对比例2涂布纯PTFE乳液后的聚酰亚胺薄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺
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聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、称取以下质量份的原料：固含量25
‑
60％的聚四氟乙烯水溶液50
‑
90份、水5
‑
30份、表面活性剂0.4
‑
3份、乳化剂0.3
‑
3份、硅油2.5
‑
40份、成膜助剂1
‑
5份、增稠剂0.5
‑
2份、硅烷偶联剂0.3
‑
2份，上述原料混合并在2000
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10000rpm剪切速率经过高速剪切乳化2
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10min，得到超疏水的聚四氟乙烯水性涂料；S2、将聚四氟乙烯水性涂料单面或双面涂布于15
‑
50μm厚的聚酰亚胺薄膜的表面，涂覆厚度为2
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50μm，然后置于280
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420℃的高温烘箱中固化2
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15min，即制得聚酰亚胺
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聚四氟乙烯复合膜。2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺
‑
聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯水溶液为聚四氟乙烯颗粒在水中的分散液，聚四氟乙烯颗粒的粒径50
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200nm。3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺
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聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠即SDS、十二烷基苯磺酸钠即SDBS、乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠即FMES中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张献，肖超，丁欣，王艳艳，郑康，刘香兰，宫艺，田兴友，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：