專利名稱：一種粉煤灰改性的納米氧化鋁/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚酰亞胺的制備方法，具體涉及一種粉煤灰改性的納米氧化鋁/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法。
背景技術：
聚酰亞胺(PI)是主鏈上含有酰亞胺環酰亞胺基團的一類聚合物，由二元酸和二元胺縮聚得到。聚酰亞胺薄膜是一種新型的耐高溫有機聚合物薄膜，目前世界上性能最好的薄膜類絕緣材料，它由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)在極強性溶劑二甲基乙酰胺(DMAC)中經縮聚并流涎成膜，再經亞胺化而成。由于PI具有優越的熱性能、電性能、力學性能以及化學穩定性，廣泛應用于航空航天、宇宙飛船、航海、火箭導彈、汽車、電器絕緣、原子能工業、衛星、核潛艇、微電子(包括1C、印制電路板等)、液晶顯示、醫療、包裝精密機械等各個領域。，我國聚酰亞胺薄膜生產技術較前幾年相比，無論是質量還是產量都有了很大的提高與增長，但與國外先進技術產品相比，在綜合性能還存在較大的差距，國內聚酰亞胺薄膜存在著產品質量差、綜合性能不穩定、產品精細化程度不夠、品種少等缺點，影響了其應用。
發明內容
本發明目的在于提供一種粉煤灰改性的納米氧化鋁/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法，該方法制備出來的聚酰亞胺薄膜耐高溫、力學性能好和絕緣性能優異，從而提高了其綜合性能。本發明采用的技術方案如下:
一種粉煤灰改性的納米氧化鋁/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法，包括以下步驟:
(1)原料的處理
按重量比1-1.5:0.8-1:25-30稱取原料均苯四甲酸二酐(PMDA)、4，4’ - 二胺基二苯醚(ODA)和N，N- 二甲基乙酞胺(DMAC)，然后分別將PMDA于130_140°C下干燥3_4小時，ODA于105-110°C下干燥2-3小時，溶劑DMAC蒸餾，提取161_164°C餾分；
(2)納米氧化鋁/PAA溶液的制備
稱取一定質量的0DA，再加入6/10-8/10的DMAC，搖晃至ODA完全溶解后加入相當于溶液質量15-20%的納米氧化鋁溶膠，攪拌均勻，然后將PMDA均分三等分，每隔20-30分鐘加入一份至上述溶液中于0_5°C冰浴、充氮條件下攪拌20-30分鐘，加完PMDA后再連續攪拌5-6小時，即得粘稠的納米氧化鋁/PAA溶液；
(3)粉煤灰改性納米氧化鋁/PAA溶液
取相當于納米氧化鋁溶膠與PAA混合溶液重量3-5%的粉煤灰在110-120°C下干燥2-3小時，加入相當于粉煤灰重量2-3%的六偏磷酸鈉、0.5-1%的Y -氨丙基三乙氧基硅烷，2000-3000rpm高速攪拌10-15分鐘，烘干，粉碎研細過200-300目篩；然后將處理后的粉煤灰加入余下的DMAC中，在頻率為20-30KHZ，功率為400-600W條件下超聲分散15-20分鐘，制得粉煤灰DMAC懸浮液；最后將粉煤灰DMAC懸浮液與納米氧化鋁/PAA溶液混合，連續攪拌6-8小時成均勻溶液，即得粉煤灰改性的納米氧化鋁/PAA溶液；
(4)流延
取上述制得的粉煤灰改性納米氧化鋁/PAA溶液加入0.5-0.8%的磷酸三苯酯，攪拌均勻，放置20-24小時消泡后，將樹脂溶液通過流延機流涎嘴緩慢流到光滑平整的鋼帶上，并控制其厚度在0.08-0.01mm，將涂有樹脂溶液的鋼帶輸送到110_120°C的烘道中干燥10-15分鐘，形成一層PAA薄膜，待薄膜冷卻后將其從鋼帶上剝離；
(5)縱向拉伸
將剝離后的PAA薄膜輸送到縱向拉伸機進行縱向拉伸，拉伸速度為l_6m/min，工作寬度1200-1300_，拉伸比為1:1-1:3，拉伸溫度為80-180。。；
(6 )橫向拉伸
經縱向拉伸機的薄膜在橫向拉伸機里均勻地加熱到140-150°C，然后在2-15m/min速度下進行橫向拉伸，工作寬度進口段:900-1200mm，出口段1000-1400mm ；
(7)亞胺化
將經過拉伸的薄膜在350-370°C下進行熱亞胺化1-2小時，冷卻至常溫即得經過亞胺化的聚酰亞胺薄膜；
(8)切邊收卷
按要求對聚酰亞胺薄膜進行切邊，再用牽引機將成型的聚酰亞胺薄膜卷取成卷，包裝入庫。所述納米氧化鋁溶膠的固含量為20-25%。本發明的有益效果:
本發明利用納米氧化鋁溶膠制得納米氧化鋁雜化的聚酰亞胺薄膜，可以明顯改善聚酰亞胺薄膜的耐電暈性能和介電性能，其耐電暈壽命是純聚酰亞胺薄膜的8-9倍；本發明還利用粉煤灰填充改性聚酰亞胺薄膜，改善和克服純聚酰亞胺薄膜的缺陷，可以顯著提高其機械強度、硬度及耐磨性以及熱分解溫度，從而提高其綜合性能。本發明制備出來的新型聚酰亞胺納米復合薄膜具有耐高溫、力學性能好，電學性能優異，易于成型加工，成本低等特點，完全滿足航空航天、微電子、電氣、化工、能源技術等高新技術發展的要求。
具體實施例方式—種粉煤灰改性的納米氧化鋁/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法，包括以下步驟:
(1)原料的處理
按重量比1:1:30稱取原料均苯四甲酸二酐(PMDA)、4，4’ - 二胺基二苯醚(ODA)和N，N- 二甲基乙酞胺(DMAC)，然后分別將PMDA于140°C下干燥3小時，ODA于105°C下干燥3小時，溶劑DMAC蒸餾，提取161-164°C餾分；
(2)納米氧化鋁/PAA溶液的制備
稱取一定質量的0DA，再加入6/10的DMAC，搖晃至ODA完全溶解后加入相當于溶液質量16%的納米氧化 鋁溶膠(固含量為25%)，攪拌均勻，然后將PMDA均分三等分，每隔30分鐘加入一份至上述溶液中于2°C冰浴、充氮條件下攪拌30分鐘，加完PMDA后再連續攪拌6小時，即得粘稠的納米氧化鋁/PAA溶液；
(4)粉煤灰改性納米氧化鋁/PAA溶液
取相當于納米氧化鋁溶膠與PAA混合溶液重量5%的粉煤灰在110°C下干燥3小時，力口入相當于粉煤灰重量2.5%的六偏磷酸鈉、0.8%的Y -氨丙基三乙氧基硅烷，3000rpm高速攪拌10分鐘，烘干，粉碎研細過300目篩；然后將處理后的粉煤灰加入余下的DMAC中，在頻率為25KHz，功率為500W條件下超聲分散15分鐘，制得粉煤灰DMAC懸浮液；最后將粉煤灰DMAC懸浮液與納米氧化鋁/PAA溶液混合，連續攪拌6小時成均勻溶液，即得粉煤灰改性的納米氧化鋁/PAA溶液；
(4)流延
取上述制得的粉煤灰改性納米氧化鋁 /PAA溶液加入0.5-0.8%的磷酸三苯酯，攪拌均勻，放置20-24小時消泡后，將樹脂溶液通過流延機流涎嘴緩慢流到光滑平整的鋼帶上，并控制其厚度在0.08-0.01mm，將涂有樹脂溶液的鋼帶輸送到110_120°C的烘道中干燥10-15分鐘，形成一層PAA薄膜，待薄膜冷卻后將其從鋼帶上剝離；
(5)縱向拉伸
將剝離后的PAA薄膜輸送到縱向拉伸機進行縱向拉伸，拉伸速度為3m/min，工作寬度1200mm，拉伸比為1:2，拉伸溫度為120。。；
(6 )橫向拉伸
經縱向拉伸機的薄膜在橫向拉伸機里均勻地加熱到145°C，然后在8m/min速度下進行橫向拉伸，工作寬度進口段:1000mm，出口段1300mm ；
(7)亞胺化
將經過拉伸的薄膜在350°C下進行熱亞胺化2小時，冷卻至常溫即得經過亞胺化的聚酰亞胺薄膜；
(8)切邊收卷
按要求對聚酰亞胺薄膜進行切邊，再用牽引機將成型的聚酰亞胺薄膜卷取成卷，包裝入庫。本實施例制備出來的聚酰亞胺薄膜性能檢驗如下表:
權利要求
1.一種粉煤灰改性的納米氧化鋁/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)原料的處理 按重量比1-1.5:0.8-1:25-30稱取原料均苯四甲酸二酐(PMDA)、4，4’ - 二胺基二苯醚(ODA)和N，N- 二甲基乙酞胺(DMAC)，然后分別將PMDA于130_140°C下干燥3_4小時，ODA于105-110°C下干燥2-3小時，溶劑DMAC蒸餾，提取161_164°C餾分； (2)納米氧化鋁/PAA溶液的制備 稱取一定質量的0DA，再加入6/10-8/10的DMAC，搖晃至ODA完全溶解后加入相當于溶液質量15-20%的納米氧化鋁溶膠，攪拌均勻，然后將PMDA均分三等分，每隔20-30分鐘加入一份至上述溶液中于0_5°C冰浴、充氮條件下攪拌20-30分鐘，加完PMDA后再連續攪拌5-6小時，即得粘稠的納米氧化鋁/PAA溶液； (3)粉煤灰改性納米氧化鋁/PAA溶液 取相當于納米氧化鋁溶膠與PAA混合溶液重量3-5%的粉煤灰在110-120°C下干燥2-3小時，加入相當于粉煤灰重量2-3%的六偏磷酸鈉、0.5-1%的Y-氨丙基三乙氧基硅烷，2000-3000rpm高速攪拌10-15分鐘，烘干，粉碎研細過200-300目篩；然后將處理后的粉煤灰加入余下的DMAC中，在頻率為20-30KHZ，功率為400-600W條件下超聲分散15-20分鐘，制得粉煤灰DMAC懸浮液；最后將粉煤灰DMAC懸浮液與納米氧化鋁/PAA溶液混合，連續攪拌6-8小時成均勻溶液，即得粉煤灰改性的納米氧化鋁/PAA溶液； (4)流延 取上述制得的粉煤 灰 改性納米氧化鋁/PAA溶液加入0.5-0.8%的磷酸三苯酯，攪拌均勻，放置20-24小時消泡后，將樹脂溶液通過流延機流涎嘴緩慢流到光滑平整的鋼帶上，并控制其厚度在0.08-0.01mm，將涂有樹脂溶液的鋼帶輸送到110_120°C的烘道中干燥10-15分鐘，形成一層PAA薄膜，待薄膜冷卻后將其從鋼帶上剝離； (5)縱向拉伸 將剝離后的PAA薄膜輸送到縱向拉伸機進行縱向拉伸，拉伸速度為l_6m/min，工作寬度1200-1300_，拉伸比為1:1-1:3，拉伸溫度為80-180。。； (6 )橫向拉伸 經縱向拉伸機的薄膜在橫向拉伸機里均勻地加熱到140-150°C，然后在2-15m/min速度下進行橫向拉伸，工作寬度進口段:900-1200mm，出口段1000-1400mm ; (7)亞胺化 將經過拉伸的薄膜在350-370°C下進行熱亞胺化1-2小時，冷卻至常溫即得經過亞胺化的聚酰亞胺薄膜； (8)切邊收卷 按要求對聚酰亞胺薄膜進行切邊，再用牽引機將成型的聚酰亞胺薄膜卷取成卷，包裝入庫。
2.根據權利要求1所述的一種粉煤灰改性的納米氧化鋁/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法，其特征在于，所述納米氧化鋁溶膠的固含量為20-25%。
全文摘要
本發明公開了一種粉煤灰改性的納米氧化鋁/聚酰亞胺復合薄膜的制備方法。該方法利用納米氧化鋁溶膠制得納米氧化鋁雜化的聚酰亞胺薄膜，可以明顯改善聚酰亞胺薄膜的耐電暈性能和介電性能，其耐電暈壽命是純聚酰亞胺薄膜的8-9倍；本發明還利用粉煤灰填充改性聚酰亞胺薄膜，改善和克服純聚酰亞胺薄膜的缺陷,可以顯著提高其機械強度、硬度及耐磨性以及熱分解溫度，從而提高其綜合性能。本發明制備出來的新型聚酰亞胺納米復合薄膜具有耐高溫、力學性能好，電學性能優異，易于成型加工，成本低等特點，完全滿足航空航天、微電子、電氣、化工、能源技術等高新技術發展的要求。
文檔編號C09C3/06GK103232609SQ20131014734
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月25日 優先權日2013年4月25日
發明者許潔 申請人:安徽朝日電子新能源有限公司