一种耐热导电聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐热导电聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法。首先将等摩尔的二胺单体4,4

【技术实现步骤摘要】
一种耐热导电聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种耐热导电聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子设备的广泛应用，电磁干扰(EMI)已经成为现代社会的一个极其尖锐的问题，严重的电磁干扰会导致敏感电子器件失效，更有甚者会对人体健康造成很大的损害。因此，能够消除EMI的电磁屏蔽材料有着迫切的需求市场。
[0003]传统的EMI屏蔽材料金属如Cu和Ag有着重量大、耐腐蚀性低，耐热性能差、加工复杂等缺点，这就限制了材料在高温下的应用。近年来，具有高电磁干扰的导电聚合物复合材料因其重量轻、耐腐蚀等优点而引起广泛的关注。
[0004]聚酰亚胺由于其特有的化学结构——酰亚胺环的存在，赋予了其极高水准的耐热性能，除此之外，PI的各项性能都贴合光电材料市场的需求，因此有着较好的商业前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种聚酰亚胺树脂，拥有以下重复单元：
[0006][0007]1000<n<5000；
[0008]聚酰亚胺树脂的制备方法包括以下步骤：
[0009][0010]具体制备方法步骤如下：
[0011](1)聚酰亚胺薄膜的制备
[0012]将除水后的N
‑
N二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂加入到装有机械搅拌的三口烧瓶中，一次性加入二胺单体，等到二胺单体全部溶解在溶剂中后(约30min)，再一次性加入二酐单体，并且氮气置换3～5次，以此来保证装置内隔绝空气，防止二酐单体提前水解。反应2h后，将上述反应从空气环境移动到冰水浴中，反应隔夜。
[0013]二胺单体为4,4
‑
二氨基联苯
‑
2,2
‑
二羧酸(TFDB)，二酐单体为4,4'
‑
氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)；
[0014]二酐与二胺的摩尔比为1:1；
[0015](2)将步骤(1)得到的PAA酸溶液浇筑在玻璃基板上，放入马弗炉内梯度升温进行梯度热亚胺化，得到聚酰亚胺薄膜。
[0016]热亚胺化的温度梯度为：80℃
‑
2h，110℃
‑
1h，140℃
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1h，180℃
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1h，220℃
‑
1h，260℃
‑
1h。
[0017]本专利技术的第二个目的是提供一种耐热屏蔽聚酰亚胺复合薄膜，复合薄膜具有较高透光率和良好的电磁屏蔽效果，能够满足市场的商用电磁屏蔽材料(dB)的要求。同时，本专利技术提供的单面导电复合薄膜的强度和韧性可调，能满足不同场合的需求。
[0018]本专利技术的耐热导电聚酰亚胺复合薄膜为三层结构的复合薄膜，以聚酰亚胺薄膜作为基底，通过喷枪均匀在聚酰亚胺薄膜基底上喷涂AgNWs纳米线混合溶液，形成导电层，最后在涂覆一层PAI溶液，干燥形成复合薄膜。
[0019]其中，PI基体薄膜的厚度约为100～150μm，AgNWs混合溶液在基体上作为导电电磁屏蔽层存在，厚度约为5～30μm，PAI层厚度约为10μm。
[0020]PAI的结构式如下所示：
[0021][0022]AgNWs的制备方法为：称取聚乙烯吡咯烷酮，使其在60℃磁力搅拌下完全溶解在乙二醇中；然后依次加入AgNO3和0.6mmol/L的FeCl3溶液；磁力搅拌5分钟，并使混合物升温至130℃，转移至三口烧瓶中，保证混合物的温度在130℃，在没有搅拌的情况下，静置5h以生长纳米线；将得到的产品收集，以4000rpm离心10min，然后再丙酮絮凝三次后，用乙醇和水洗涤，经过滤、干燥，得到银白色的银纳米线。
[0023]本专利技术的第三个方面提供了一种耐热导电电磁屏蔽聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0024](1)将聚酰亚胺薄膜放入120℃烘箱中预热5min，将AgNWs混合溶液通过喷枪均匀的喷涂在聚酰亚胺薄膜基体层表面，干燥3～10min，得到双层高耐热性单面导电复合薄膜；
[0025](2)在步骤(1)得到的薄膜上滴涂PAI混合溶液，120℃烘箱中，干燥10～20min后将复合薄膜剥离玻璃基板得到三层高耐热性导电复合薄膜。
[0026]本专利技术具有以下的特点：
[0027]本专利技术制备的高耐热性导电复合薄膜有着超高的导电率(表面电阻在0.28Ω且在300℃以内加热电阻几乎没有变化)以及力学性能。并且具有较好的电磁屏蔽效果(在320MHz～3.2GHz的范围内均超过40dB)，并且这种复合薄膜相比于市面上其余的电磁屏蔽材料，有着较好的透光率以及突出的耐热性能，在电磁屏蔽领域有着广阔的前景和应用。
附图说明：
[0028]图1为实施例1合成的聚酰胺酸溶液(PAA)以及聚酰亚胺薄膜(ODPA
‑
TFDB)的红外光谱图。
[0029]图2为实施例1制备的聚酰亚胺薄膜(ODPA
‑
TFDB)的热失重图。
[0030]图3为实施例1制备的聚酰亚胺薄膜复合薄膜的应力应变曲线。
[0031]图4为实施例1制备的聚酰亚胺薄膜(ODPA
‑
TFDB)及其复合薄膜的透光率曲线。
[0032]图5为实施例1制备的复合薄膜在不同温度下表面电阻的变化。
[0033]图6为实施例1制备的复合薄膜的电磁屏蔽效能曲线图。
具体实施方式
[0034]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0035]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实验例中所使用的实验材料、试剂等均可通过商业途径或已知实验方法获得。
[0036]实施例1
[0037]聚酰亚胺树脂(PI)的结构式如下所示：
[0038][0039]其中1000<n<5000。
[0040]聚酰亚胺树脂ODPA
‑
TFDB的制备方法如下：
[0041](1)N
‑
N二甲基乙酰胺(DMAc)的除水纯化：
[0042]将60ml的DMAc装进100ml的单口烧瓶中，加入转子和0.4g的CaH2，套上气球封口，室温磁力搅拌24h以充分反应。搅拌完全后搭上减压蒸馏装置，由于DMAc的沸点为163℃，故设定的减压蒸馏的温度为155℃。分流出前后馏份，其余的收集好封存，产率：80％。
[0043](2)聚酰亚胺的制备：
[0044]将二酐单体4,4'
‑
氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)在170℃烘箱中预处理12h。在装有机械搅拌装置的三口烧瓶中加入45ml的除水DMAc，并加入4,4
‑
二氨基联苯
‑
2,2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐热导电聚酰亚胺复合薄膜，其特征在于，所述耐热导电聚酰亚胺复合薄膜为三层结构的复合薄膜，以聚酰亚胺薄膜作为基底，通过喷枪均匀在聚酰亚胺薄膜基底上喷涂AgNWs纳米线混合溶液，形成导电层；最后再涂覆一层聚酰胺酰亚胺溶液(PAI)，干燥形成复合薄膜。2.根据权利要求1所述的耐热导电聚酰亚胺复合薄膜，其特征在于，所述聚酰亚胺基底薄膜的厚度为100～150μm，导电层的厚度为5～30μm，PAI层厚度为10μm。3.根据权利要求1所述的耐热导电聚酰亚胺复合薄膜，其特征在于，所述聚酰亚胺基底薄膜具有以下重复单元：其中，n为重复结构单元，为1000<n<5000。4.根据权利要求1所述的耐热导电聚酰亚胺复合薄膜，其特征在于，所述聚酰亚胺基底薄膜的制备方法步骤如下：(1)在已纯化的N
‑
N二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂中，使二胺单体4,4
‑
二氨基联苯
‑
2,2
‑
二羧酸(TFDB)与二酐单体4,4'
‑
氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)充分反应，获得聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸溶液；(2)使步骤(1)所得的聚酰亚胺前驱体进行梯度热亚胺化，获得聚酰亚胺基底薄膜。5.根据权利要求4所述的耐热导电聚酰亚胺复合薄膜，其特征在于，步骤(1)中的二酐单体和二胺单体结构式如下所示：6.根据权利要求4所述的耐热导电聚酰亚胺复合薄膜，其特征在于，步骤(2)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳宾，樊子成，张伟伟，王标兵，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：