CN103755957A - 高强度聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，它是将电纺聚酰胺酸纳米纤维非织造布在200至400℃的高温下经纵向1-10倍、横向1-4倍两个方向拉伸亚胺化所形成的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜；所述的聚酰亚胺结构如下式（I）所示，其中，R1是含芳环的二酐残基，R2是含芳环的二胺残基，n是聚合物重复单元数，在100至500之间。本发明提供的高强度聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜具有耐高温、高化学稳定性、优异的机械强度、良好的透气性和透湿性。本发明还提供所述的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的制备方法，及其作为电气绝缘膜、高温过滤、锂电池隔膜、树脂复合材料中的增强填料、防雨透气服装的内衬和面料及宇航光帆材料等的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚酰亚胺薄膜，具体涉及一种聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，及其制备方法和应用。
背景技术
静电纺丝是目前最有效地制造连续纳米长纤维的唯一手段。近几十年来，该领域的研究工作发展迅速，尤其是随着纳米材料特有功能的发现以及纳米复合材料功能的发掘，纳米纤维作为21世纪的新新材料不仅在纤维纺织领域，而且在环保技术领域和信息技术领域业及医疗技术领域都引起了广泛的关注。
静电纺丝技术的产业化正在世界范围内悄然展开。美国Donaldson公司是首个在工业化规模上开发电纺技术的公司，生产直径为200～1000nm的电纺尼龙纳米纤维与常规非织造布复合滤材；杜邦公司用直径为100～1000nm的电纺丝与常规非织造布复合技术，开发了可以捕集亚微米粒子的复合多孔膜滤材。2004年捷克利贝雷茨技术大学与Elmarco公司开发了槽滚式喷头在强电场中喷纺纳米纤维的生产设备，主要用于大规模生产纳米纤维复合滤材。
然而，由于电纺纳米纤维没能像传统纺造纤维一样进行纺后牵伸加工增强，加上纤维的直径小，故电纺纳米纤维不仅相对强度小，而且单根纤维的抗拉强力也特别小。因此，由这种抗拉强度或绝对强力非常小的纳米纤维组成的电纺纳米纤维非织造布的强度非常低，一般不超过10MPa，以至于这种电纺纳米纤维非织造布不能作为独立支撑的材料使用，或不能作为自支撑的材料使用。目前，电纺纳米纤维非织造布只能与其它有适当强度的支撑材料复合使用。也就是说，电纺纳米纤维非织造布作为功能层，而其它有适当强度的材料作为支撑层，两者结合组成纳米纤维复合材料，如纳米纤维复合滤材用于或正在开发用于各种发动机（从汽车、坦克发动机到涡轮机厂房）的进气口、消防、医疗及军事防护上滤除尘埃、烟雾、细菌、甚至病毒。
为了使聚合物纳米纤维形成的非织造布能突破须与其它支撑材料复合使用的局限，制造纯粹的或自支撑的聚合物纳米纤维产品（如轻便、舒适、高效的纳米纤维防护服；高强度低密度的光帆等），有必要研发一种新的制备工艺，能够制备出高强度的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一类高强度耐高温的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜及其制备方法，及这类发明物在电气绝缘膜、高温过滤膜、锂电池隔膜、树脂复合材料中的增强填料、防雨透气服装的内衬和面料及宇航光帆材料等领域的应用。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
提供一种聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，它是将电纺聚酰胺酸纳米纤维非织造布在200至400℃的高温下经纵向1-10倍、横向1-4倍两个方向拉伸亚胺化所形成的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜；所述的聚酰亚胺结构如下式（I）所示：
其中，R1是含芳环的二酐残基，R2是含芳环的二胺残基，n是聚合物重复单元数，在100至500之间。
本发明优选的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，其式（I）所示的结构中，R1是以下结构中的一种：
R1进一步优选联苯二酐残基、均苯二酐残基、二苯酮二酐残基、三苯二醚二酐残基或者二苯砜二酐残基；最优选为联苯二酐残基。
本发明优选的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，其式（I）所示的结构中，R2是以下结构中的一种：
R2进一步优选二苯联嘧啶二胺残基、对苯二胺残基、二苯醚二胺残基、三苯二醚二胺残基或者联苯二胺残基；最优选为联苯二胺残基。
本发明还提供所述的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的制备方法，是将电纺聚酰胺酸纳米纤维非织造布在200至400℃的高温下经纵向1-10倍、横向1-4倍两个方向拉伸亚胺化，得到聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜；所述的电纺聚酰胺酸纳米纤维非织造布是由结构如下式（II）所示的聚酰胺酸在20000-50000伏特的高压静电场中通过静电纺丝技术制备得到的；
其中R1、R2和n的定义同前。
本发明还提供所述的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜作为电气绝缘膜、高温过滤膜、锂电池隔膜、树脂复合材料中的增强填料、防雨透气服装的内衬或面料、或者宇航光帆材料等的应用。
与现有技术相比，本发明利用特定结构的聚酰胺酸纳米纤维非织造布在纵横双向张力作用的条件下，高温热亚胺化转变为高强度聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜。
本发明的关键在于，一方面，选择了特定结构的聚酰胺酸进行电纺得到了较高强度的纳米纤维非织造布；另一方面，亚胺化同时的双向拉伸使高温张力作用下的聚酰胺酸结构发生分子内的脱水环化反应，形成聚酰亚胺分子沿纳米纤维轴向高度取向的分子堆积结构；同时，使电纺形成纳米纤维非织造布时蓬松无规地堆积的纳米纤维尽可能地在纵横两个方向上取向且趋向紧密的堆积，从而赋予这种聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜以适度的孔隙率和优异的机械性能等特性。并且，本发明的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的强度和孔隙率可通过加工过程中的拉伸比进行调节，针对不同的使用目的，制备不同强度和不同孔隙率的纳米纤维双向拉伸膜，从而解决了电纺纳米纤维非织造布由于强度低而难以自支撑形式使用的难题。
本发明的高强度聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜具有如下特性：所述高强度聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜中纳米纤维的直径是50～1000nm、抗拉强度在100-2000MPa之间、膜厚度在5-100μm之间、孔隙率在20-60%范围内、面密度在2-120g/m2、分解温度大于450℃等特性。具有这种特性的高强度聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜耐高温、抗热收缩、耐化学腐蚀；并具有适度孔隙滤和高强度等特性，适合于做电气绝缘膜、高温过滤膜、锂电池隔膜、树脂复合材料中的增强填料、防雨透气服装的内衬和面料及宇航光帆材料等，将广泛应用于机电行业、动力电池行业、高温烟尘气过滤行业、防护性服装行业、甚至宇航事业中。
具体实施方式
本发明的一类高强度酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的制备方法，其步骤包括：
（一）聚酰胺酸合成和电纺：以芳香二酐的摩尔总量与芳香二胺的摩尔总量相等为原则，适量地取一种二酐单体和一种二胺单体混合，并与适量的溶剂一起加入到聚合反应釜中，搅拌反应一段时间，得到聚酰胺酸（聚酰亚胺前体）溶液，并将该聚酰胺酸溶液在高压电场中实施静电纺丝，用不锈钢网带为收集器收集聚酸胺酸纳米纤维非织造布。其中所用的溶剂优选为N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）；反应釜的温度为0-10℃；搅拌反应的时间优选在1-6h，高压电场的电场强度为200-300kV/m；不锈钢网带宽度为0.3m。
（二）双向拉伸亚胺化：将上述所得的聚酰胺酸纳米纤维非织造布置于在纵横两个方向上有牵伸功能的高温炉中，在氮气气氛中加热亚胺化。高温炉的炉膛宽度为1.2m、长度为18m；炉膛内设四个温区，分别为200℃温区长5m，280℃温区长3m，330℃温区长4m，400℃温区长6m。双向拉伸亚胺化加工程序为：将0.3m宽的聚酰胺酸纳米纤维非织造布从较低温度区以0.2m/min的速度送进高温炉膛；在高温出口处以0.2-2.0m/min的收卷速度收集聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品，实现1-10倍的纵向牵伸比；横向牵伸从入口处开始至高温炉膛内的12m处停止横向扩张，在400℃温度段内横向拉伸为恒张力，横向最终牵伸比为1-4倍。
（三）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品性能的表征:包括测定聚酰胺酸溶液和纺丝液的绝对粘度、电纺聚酰胺酸纳米纤维的直径；聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的热分解温度、孔隙率、面密度、机械性质（强度、断裂伸长等）、透气性、和电击穿强度。
本发明技术方案中所涉及的芳香二胺、芳香二酐都是现有市售产品，或者可以按照现有方法合成的产品。
以下实施例将有助于本领域的普通技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
实施例1：嘧啶二胺//联苯二酐（PRM//BPDA）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜
的制备
制备步骤（一）聚合物合成和电纺：按1.0:1.0摩尔比取一定量提纯后的嘧啶二胺（PRM）和联苯二酐（BPDA）及适量的溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAC），在5℃的聚合反应釜中，搅拌反应6小时，得到质量浓度为10%，绝对粘度为6.5Pa·S的聚酰亚胺前体（聚酰胺酸）溶液。将此聚酰胺酸溶液在电场强度为250kV/m的电场中实施静电纺丝，以宽度为0.3米的不锈钢网带为收集器收集聚酸胺酸纳米纤维非织造布，走带速度为1.0m/min。
制备步骤（二）双向拉伸亚胺化，采用上述炉膛温度从入口到出口处为200-400℃的梯度升温；0.3m宽的聚酰胺酸纳米纤维非织造布从200℃较低温度区以0.2m/min的速度送进高温炉膛，横向牵伸从入口处开始至高温炉膛内的12m处停止横向拉伸时的牵伸比为3倍，400℃温度段内横向为没有拉伸的恒张力；出口处以1.2m/min的收卷速度收集聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品，纵向牵伸比为6倍。
制备步骤（三）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品的性能表征：经测试，聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的热分解温度为610℃、膜中纤维直径为100-300nm、膜厚度为15μm、膜孔隙率为23%、面密度为16.8g/m2、透气性为165s(100ml/0.12bar)、膜的抗拉强度为1.2GPa、膜的扬式模量为6.5GPa、膜的断裂伸长率为8.0%、膜的电击穿强度为120kV/mm。
实施例2：对苯二胺//联苯二酐（PDA//BPDA）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的
制备
制备步骤（一）聚合物合成和电纺：按1.0:1.0摩尔比取一定量提纯后的对苯二胺（PDA）和联苯二酐（BPDA）及适量的溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAC），在0℃的聚合反应釜中，搅拌反应4小时，得到质量浓度为8%，绝对粘度为5.2Pa?S的聚酰亚胺前体（聚酰胺酸）溶液。将此聚酰胺酸溶液在电场强度为300kV/m的电场中实施静电纺丝，以宽度为0.3米的不锈钢网带为收集器收集聚酸胺酸纳米纤维非织造布，走带速度为1.0m/min。
制备步骤（二）双向拉伸亚胺化，采用上述炉膛温度从入口到出口处为200-400℃的梯度升温；0.3m宽的聚酰胺酸纳米纤维非织造布从200℃较低温度区以0.2m/min的速度送进高温炉膛，横向牵伸从入口处开始至高温炉膛内的12m处停止横向拉伸时的牵伸比为2.5倍，400℃温度段内横向为没有拉伸的恒张力；出口处以1.0m/min的收卷速度收集聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品，纵向牵伸比为5倍。
制备步骤（三）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品的性能表征：经测试，聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的热分解温度为600℃、膜中纤维直径为100-300nm、膜厚度为20μm、膜孔隙率为25%、面密度为21g/m2、透气性为120s(100ml/0.12bar)、膜的抗拉强度为1.0GPa、膜的扬式模量为7.0GPa、膜的断裂伸长率为7.6%、膜的电击穿强度为115kV/mm。
实施例3：二苯醚二胺//联苯二酐（ODA//BPDA）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸
膜的制备
制备步骤（一）聚合物合成和电纺：按1.0:1.0摩尔比取一定量提纯后的二苯醚二胺（ODA）和联苯二酐（BPDA）及适量的溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAC），在10℃的聚合反应釜中，搅拌反应4小时，得到质量浓度为10%，绝对粘度为6.1Pa·S的聚酰亚胺前体（聚酰胺酸）溶液。将此聚酰胺酸溶液在电场强度为300kV/m的电场中实施静电纺丝，以宽度为0.3米的不锈钢网带为收集器收集聚酸胺酸纳米纤维非织造布，走带速度为1.0m/min。
制备步骤（二）双向拉伸亚胺化，采用上述炉膛温度从入口到出口处为200-400℃的梯度升温；0.3m宽的聚酰胺酸纳米纤维非织造布从200℃较低温度区以0.2m/min的速度送进高温炉膛，横向牵伸从入口处开始至高温炉膛内的12m处停止横向拉伸时的牵伸比为4倍，400℃温度段内横向为没有拉伸的恒张力；出口处以1.5m/min的收卷速度收集聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品，纵向牵伸比为7.5倍。
制备步骤（三）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品的性能表征：经测试，聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的热分解温度为580℃、膜中纤维直径为80-250nm、膜厚度为12μm、膜孔隙率为20%、面密度为13.4g/m2、透气性为260s(100ml/0.12bar)、膜的抗拉强度为1.5GPa、膜的扬式模量为10.2GPa、膜的断裂伸长率为6.4%、膜的电击穿强度为180kV/mm。
实施例4：三苯二醚二胺//均苯四酸二酐（TPE-Q//PMDA）聚酰亚胺纳米纤维
双向拉伸膜的制备
制备步骤（一）聚合物合成和电纺：按1.0:1.0摩尔比取一定量提纯后的三苯二醚二胺（TPE-Q）和均苯四酸二酐（PMDA）及适量的溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAC），在0℃的聚合反应釜中，搅拌反应5小时，得到质量浓度为10%，绝对粘度为4.8Pa·S的聚酰亚胺前体（聚酰胺酸）溶液。将此聚酰胺酸溶液在电场强度为250kV/m的电场中实施静电纺丝，以宽度为0.3米的不锈钢网带为收集器收集聚酸胺酸纳米纤维非织造布，走带速度为1.0m/min。
制备步骤（二）双向拉伸亚胺化，采用上述炉膛温度从入口到出口处为200-400℃的梯度升温；0.3m宽的聚酰胺酸纳米纤维非织造布从200℃较低温度区以0.2m/min的速度送进高温炉膛，横向牵伸从入口处开始至高温炉膛内的12m处停止横向拉伸时的牵伸比为4倍，400℃温度段内横向为没有拉伸的恒张力；出口处以1.5m/min的收卷速度收集聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品，纵向牵伸比为7.5倍。
制备步骤（三）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品的性能表征：经测试，聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的热分解温度为582℃、膜中纤维直径为50-200nm、膜厚度为10μm、膜孔隙率为18%、面密度为12.3g/m2、透气性为300s(100ml/0.12bar)、膜的抗拉强度为0.8GPa、膜的扬式模量为4.6GPa、膜的断裂伸长率为9.2%、膜的电击穿强度为200kV/mm。
实施例5：二苯醚二胺//二苯酮二酐（ODA//BTDA）聚酰亚胺纳米纤维双向拉
伸膜的制备
制备步骤（一）聚合物合成和电纺：按1.0:1.0摩尔比取一定量提纯后的二苯醚二胺（ODA）和二苯酮二酐（BTDA）及适量的溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAC），在5℃的聚合反应釜中，搅拌反应6小时，得到质量浓度为10%，绝对粘度为4.2Pa.S的聚酰亚胺前体（聚酰胺酸）溶液。将此聚酰胺酸溶液在电场强度为200kV/m的电场中实施静电纺丝，以宽度为0.3米的不锈钢网带为收集器收集聚酸胺酸纳米纤维非织造布，走带速度为1.0m/min。
制备步骤（二）双向拉伸亚胺化，采用上述炉膛温度从入口到出口处为200-400℃的梯度升温；0.3m宽的聚酰胺酸纳米纤维非织造布从200℃较低温度区以0.2m/min的速度送进高温炉膛，横向牵伸从入口处开始至高温炉膛内的12m处停止横向拉伸时的牵伸比为2倍，400℃温度段内横向为没有拉伸的恒张力；出口处以1.0m/min的收卷速度收集聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品，纵向牵伸比为5倍。
制备步骤（三）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品的性能表征：经测试，聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的热分解温度为590℃、膜中纤维直径为100-300nm、膜厚度为28μm、膜孔隙率为30%、面密度为35.3g/m2、透气性为80s(100ml/0.12bar)、膜的抗拉强度为0.65GPa、膜的扬式模量为0.9GPa、膜的断裂伸长率为12.5%、膜的电击穿强度为102kV/mm。
实施例6：三苯二醚二胺//三苯二醚二酐（TPE-Q//HQDPA）聚酰亚胺纳米纤维
双向拉伸膜的制备
制备步骤（一）聚合物合成和电纺：按1.0:1.0摩尔比取一定量提纯后的三苯二醚二胺（TPE-Q）和三苯二醚二酐（HQDPA）及适量的溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAC），在10℃的聚合反应釜中，搅拌反应6小时，得到质量浓度为12%，绝对粘度为4.8Pa.S的聚酰亚胺前体（聚酰胺酸）溶液。将此聚酰胺酸溶液在电场强度为150kV/m的电场中实施静电纺丝，以宽度为0.3米的不锈钢网带为收集器收集聚酸胺酸纳米纤维非织造布，走带速度为1.0m/min。
制备步骤（二）双向拉伸亚胺化，采用上述炉膛温度从入口到出口处为200-400℃的梯度升温；0.3m宽的聚酰胺酸纳米纤维非织造布从200℃较低温度区以0.2m/min的速度送进高温炉膛，横向牵伸从入口处开始至高温炉膛内的12m处停止横向拉伸时的牵伸比为4倍，400℃温度段内横向为没有拉伸的恒张力；出口处以2.0m/min的收卷速度收集聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品，纵向牵伸比为10倍。
制备步骤（三）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品的性能表征：经测试，聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的热分解温度为570℃、膜中纤维直径为100-500nm、膜厚度为8μm、膜孔隙率为10%、面密度为10.1g/m2、透气性为150s(100ml/0.48bar)、膜的抗拉强度为0.98GPa、膜的扬式模量为2.3GPa、膜的断裂伸长率为20.5%、膜的电击穿强度为250kV/mm。
实施例7：二苯醚二胺//二苯砜二酐（ODA//DSDA）聚酰亚胺纳米纤维双向拉
伸膜的制备
制备步骤（一）聚合物合成和电纺：按1.0:1.0摩尔比取一定量提纯后的二苯醚二胺（ODA）和二苯砜二酐（DSDA）及适量的溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAC），在5℃的聚合反应釜中，搅拌反应5小时，得到质量浓度为10%，绝对粘度为4.6Pa.S的聚酰亚胺前体（聚酰胺酸）溶液。将此聚酰胺酸溶液在电场强度为250kV/m的电场中实施静电纺丝，以宽度为0.3米的不锈钢网带为收集器收集聚酸胺酸纳米纤维非织造布，走带速度为1.0m/min。
制备步骤（二）双向拉伸亚胺化，采用上述炉膛温度从入口到出口处为200-400℃的梯度升温；0.3m宽的聚酰胺酸纳米纤维非织造布从200℃较低温度区以0.2m/min的速度送进高温炉膛，横向牵伸从入口处开始至高温炉膛内的12m处停止横向拉伸时的牵伸比为2倍，400℃温度段内横向为没有拉伸的恒张力；出口处以0.8m/min的收卷速度收集聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品，纵向牵伸比为4倍。
制备步骤（三）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品的性能表征：经测试，聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的热分解温度为595℃、膜中纤维直径为100-300nm、膜厚度为25μm、膜孔隙率为42%、面密度为20.3g/m2、透气性为30s(100ml/0.12bar)、膜的抗拉强度为0.35GPa、膜的扬式模量为1.0GPa、膜的断裂伸长率为21.5%、膜的电击穿强度为60kV/mm。
实施例8：联苯二胺//联苯二酐（Bz//BPDA）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的制
备
制备步骤（一）聚合物合成和电纺：按1.0:1.0摩尔比取一定量提纯后的联苯二胺（Bz）和联苯二酐（BPDA）及适量的溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAC），在8℃的聚合反应釜中，搅拌反应6小时，得到质量浓度为8%，绝对粘度为5.2Pa.S的聚酰亚胺前体（聚酰胺酸）溶液。将此聚酰胺酸溶液在电场强度为300kV/m的电场中实施静电纺丝，以宽度为0.3米的不锈钢网带为收集器收集聚酸胺酸纳米纤维非织造布，走带速度为1.0m/min。
制备步骤（二）双向拉伸亚胺化，采用上述炉膛温度从入口到出口处为200-400℃的梯度升温；0.3m宽的聚酰胺酸纳米纤维非织造布从200℃较低温度区以0.2m/min的速度送进高温炉膛，横向牵伸从入口处开始至高温炉膛内的12m处停止横向拉伸时的牵伸比为4倍，400℃温度段内横向为没有拉伸的恒张力；出口处以2.0m/min的收卷速度收集聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品，纵向牵伸比为10倍。
制备步骤（三）聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜产品的性能表征：经测试，聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的热分解温度为618℃、膜中纤维直径为80-250nm、膜厚度为6μm、膜孔隙率为40%、面密度为5.0g/m2、透气性为35s(100ml/0.12bar)、膜的抗拉强度为1.2GPa、膜的扬式模量为5.9GPa、膜的断裂伸长率为15.0%、膜的电击穿强度为72kV/mm。
Claims (9)
1.一种聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，其特征在于，它是将电纺聚酰胺酸纳米纤维非织造布在200至400℃的高温下经纵向1-10倍、横向1-4倍两个方向拉伸亚胺化所形成的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜；所述的聚酰亚胺结构如下式（I）所示：
其中，R1是含芳环的二酐残基，R2是含芳环的二胺残基，n是聚合物重复单元数，在100至500之间。
2.权利要求1所述的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，其特征在于，所述的式（I）所示的结构中，R1是以下结构中的一种：
3.权利要求1所述的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，其特征在于：R1为联苯二酐残基、均苯二酐残基、二苯酮二酐残基、三苯二醚二酐残基或者二苯砜二酐。
4.权利要求1所述的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，其特征在于：R1为联苯二酐残基。
5.权利要求1所述的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，其特征在于：所述的式（I）所示的结构中，R2是以下结构中的一种：
6.权利要求1所述的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，其特征在于：R2为二苯联嘧啶二胺残基、对苯二胺残基、二苯醚二胺残基、三苯二醚二胺残基或者联苯二胺残基。
7.权利要求1所述的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜，其特征在于：R2为联苯二胺残基。
8.制备权利要求1所述的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜的方法，是将电纺聚酰胺酸纳米纤维非织造布在200至400℃的高温下经纵向1-10倍、横向1-4倍两个方向拉伸亚胺化，得到聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜；所述的电纺聚酰胺酸纳米纤维非织造布是由结构如下式（II）所示的聚酰胺酸在20000-50000伏特的高压静电场中通过静电纺丝制备得到的；
其中R1是含芳环的二酐残基，R2是含芳环的二胺残基，n是聚合物重复单元数，在100至500之间。
9.权利要求1所述的聚酰亚胺纳米纤维双向拉伸膜作为电气绝缘膜、高温过滤膜、锂电池隔膜、树脂复合材料中的增强填料、防雨透气服装的内衬或面料、或者宇航光帆材料的应用。
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