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一種用于制備人工石墨膜的聚酰亞胺薄膜及其制備方法與流程

文檔序號:12641671閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種用于制備人工石墨膜的聚酰亞胺薄膜,其特征在于,所述聚酰亞胺薄膜由包括二胺單體、二酐單體以及無機填料的原料制成;其中,

所述的二胺單體包含占二胺單體0~75%摩爾的對苯二胺;

所述的二酐單體包含占二酐單體40%~100%摩爾的均苯四甲酸二酐;

所述的無機填料均勻分散在所述的聚酰亞胺薄膜中,占所述聚酰亞胺薄膜的固體重量的0.15~3.0%,包括0.1~2.5%重量的含鈣化合物和0.05~0.5%重量的過渡金屬氧化物;

所述的聚酰亞胺薄膜的結晶度<10%,其典型XRD譜圖特征為在衍射角0-60°的測量范圍內無明顯結晶衍射峰,并且所述的聚酰亞胺薄膜在低至2300℃條件下可石墨化,其熱膨脹系數<40ppm/℃;

所述的聚酰亞胺薄膜經過石墨化及壓延后獲得的石墨膜具有下述力學性能:斷裂伸長率≥3%,拉伸強度≥40Mpa,縱、橫向的差異小于15%;并且所述的石墨膜的模量≤2000MPa。

2.如權利要求1所述的聚酰亞胺薄膜,其特征在于,所述的含鈣化合物為任意一種選自磷酸氫鈣、磷酸三鈣、次磷酸鈣、焦磷酸鈣、偏磷酸鈣和碳酸鈣的化合物;

所述的過渡金屬氧化物為任意一種選自氧化鐵、四氧化三鐵、五氧化二釩和二氧化鈦的氧化物。

3.如權利要求2所述的聚酰亞胺薄膜,其特征在于,所述的含鈣化合物為磷酸氫鈣;所述的過渡金屬氧化物為氧化鐵。

4.如權利要求1所述的聚酰亞胺薄膜,其特征在于,所述的無機填料的粒度分布范圍為0.01~10μm,平均粒徑分布范圍是0.05~6.0μm。

5.如權利要求1所述的聚酰亞胺薄膜,其特征在于,所述原料中對苯二胺占所述二胺單體的摩爾比為10~60%;均苯四甲酸二酐占所述二酐單體的摩爾比為50~100%。

6.如權利要求5所述的聚酰亞胺薄膜,其特征在于,所述原料中對苯二胺占所述二胺單體的摩爾比為30~50%。

7.如權利要求1所述的聚酰亞胺薄膜,其特征在于,所述原料中,除對苯二胺以外,所述的二胺單體還包括選自4,4’-二氨基二苯醚,4,4’-二氨基二苯砜,4,4’-二氨基二苯甲酮,3,4’-二氨基二苯醚,2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二氨基聯苯和3,3’-雙(三氟甲基)-4,4-二氨基聯苯中的一種或兩種以上的組合。

8.如權利要求1所述的聚酰亞胺薄膜,其特征在于,所述原料中,除均苯四甲酸二酐以外,所述的二酐單體還包括選自3,3’,4,4’-聯苯四甲酸二酐,2,3,3’,4’-二苯醚四甲酸二酐,3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐和4,4’-硫代鄰苯二甲酸酐中的一種或者兩種以上的組合。

9.如權利要求7或8所述的聚酰亞胺薄膜,其特征在于,除對苯二胺以外,所述的二胺單體還包括4,4’-二氨基二苯醚;除均苯四甲酸二酐以外,所述的二酐單體還包括3,3’,4,4’-聯苯四甲酸二酐。

10.一種制備權利要求1所述的聚酰亞胺薄膜的方法,其特征在于:

1)制備聚酰胺酸樹脂:在二酐單體和二胺單體材料中加入3~6倍重量的二甲基乙酰胺溶劑,發生縮合反應,得到聚酰胺酸樹脂溶液;其中,

所述的二胺單體包含占二胺單體0~75%摩爾比的對苯二胺;

所述的二酐單體包含占二酐單體40%~100%摩爾比的均苯四甲酸二酐;

2)制備含無機填料的漿料:以二甲基乙酰胺作為溶劑,加入含鈣化合物無機填料并使得該無機填料在所述溶劑中均勻分散,制得含有5~30%重量的含鈣化合物的漿料A;

以二甲基乙酰胺作為溶劑,加入過渡金屬氧化物無機填料并使得該無機填料在溶劑中均勻分散,制得含有5~30%重量的過渡金屬氧化物的漿料B;

3)混合:向步驟1)制備的聚酰胺酸樹脂溶液中,加入步驟2)制備的漿料A和漿料B,并混合均勻,得到混合液;

4)將步驟3)所得的混合液流涎涂布,脫除部分溶劑得到聚酰胺酸凝膠膜,雙向拉伸該凝膠膜,再經常規的熱亞胺化處理;

或者往步驟3)所得的混合液中加入催化劑和脫水劑后流涎,脫除部分溶劑得到聚酰胺酸凝膠膜,雙向拉伸該凝膠膜,再經常規的化學亞胺化處理;

其中,所述的雙向拉伸在縱、橫兩個方向上的拉伸比為0.9~1.2;

最后獲得所述的聚酰亞胺薄膜。

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