CN115521617A - 一种聚醚酰亚胺薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于技术领域，具体涉及一种聚醚酰亚胺薄膜及其制备方法。其原料包括聚醚酰亚胺、有机硅增韧剂和柱状介孔二氧化硅颗粒，所述有机硅增韧剂为丙烯酸改性有机硅。制备方法包括如下步骤，将原料各组分经螺杆挤出机熔融共混，然后经流延、双向拉伸或者吹塑工艺成膜。本发明提供的技术方案通过添加适量的有机硅增韧剂及柱状介孔二氧化硅颗粒，解决了PEI低温脆性的问题，并且薄膜表面光洁度高，表面粘结力和浊度都更为均匀，而通过吹塑成型，一方面加工成本大大降低，另外也有利于薄膜的均匀度。

Description

一种聚醚酰亚胺薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种聚醚酰亚胺薄膜及其制备方法。
背景技术
PEI是一种芳香族高分子聚合物，它所显示的杰出的理化、机械、电、热性能和典型的热塑性塑料成型加工适应性相结合的特性，使之成为特种工程塑料体系中最优秀的成员之一。由于PEI具有优良的综合平衡性能，卓有成效地应用于电子、电机和航空等工业部门，比如在航空航天应用中，PEI因其重量轻且导电性能适合EMI屏蔽、高耐热性、出色的机械强度等而被推荐使用，它用于喷气发动机部件和飞机内饰板。
PEI的拉伸强度为105Mpa，弯曲模量为3.3Gpa，断裂伸长率为60％。虽然PEI具有优秀的耐高温性能，但其低温条件下的断裂伸长率却非常不理想，在-40℃断裂伸长率仅有1-2％。这样大大限制了其应用领域，特别是在一些使用环境温度跨度较大的领域。
为了改善聚合物脆性的方法，一般是添加增韧剂进行改性，增韧剂是指能增加胶黏剂膜层柔韧性的物质。聚合物中常用的增韧剂分为橡胶类增韧剂和热塑性弹性体类增韧剂。橡胶类增韧剂品种主要有液体聚硫橡胶、液体丙烯酸酯橡胶、液体聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶及丁苯橡胶等。热塑性弹性体是一类在常温下显示橡胶弹性、在高温下又能塑化成型的合成材料。因此，这类聚合物兼有橡胶和热塑性塑料的特点，它既可以作为复合材料的增韧剂，又可以作为复合材料的基体材料。这类材料主要包括聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚酯类、间规1,2-聚丁二烯类和聚酰胺类等产品，目前作为复合材料的增韧剂用得较多的是苯乙烯类和聚烯烃类。
由于橡胶类增韧剂与PEI相容性差，另外，不耐高温，因此加入后并不能起到很好的增韧效果。因此，目前用于PEI的增韧剂一般都是热塑性弹性体类的增韧剂。比如，中国专利CN102850796B中PEI的增韧剂为SEBS-g-MAH，解决了复合材料的整体相容性，但其仍然也不能解决PEI低温脆性的问题。
发明内容
本发明提供了一种聚醚酰亚胺薄膜及其制备方法，用以解决目前聚醚酰亚胺薄膜低温脆性高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述聚醚酰亚胺薄膜，其原料包括聚醚酰亚胺、有机硅增韧剂和柱状介孔二氧化硅颗粒，所述有机硅增韧剂为丙烯酸改性有机硅。
有机硅增韧剂可耐高温，通过对其改性实现了其与聚醚酰亚胺的相容性，无需再另外添加相容剂。另外二氧化硅分散在聚醚酰亚胺中，一方面可起到脱模剂的作用，更为重要的是作为成核剂可使聚合物由原来的均相成核转变成异相成核，加速了结晶速度，使晶粒结构细化，晶体粒径均匀，由此制备薄膜具有高的表面光洁度，表面粘结力均匀和浊度都更为均匀。
可选地，所述丙烯酸改性有机硅是通过丙烯酸或丙烯酸酯单体通过自由基反应接枝在有机硅的链段上。
可选地，所述丙烯酸或丙烯酸酯单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸或丙烯酸丁酯。
可选地，所述柱状介孔二氧化硅颗粒的柱长1-5μm，0.1-2μm柱直径。
可选地，还包括二氧化钛、碳黑和着色剂。
可选地，所述聚醚酰亚胺薄膜的原料的各组分按重量份计配比如下：
聚醚酰亚胺 100份
有机硅增韧剂 5-15份
二氧化硅 0.5-0.8份。
本发明还提供了上述聚醚酰亚胺薄膜的制备方法，其包括如下步骤，将原料各组分经螺杆挤出机熔融共混，然后经流延、双向拉伸或者吹塑工艺成膜。
可选地，熔融共混后通过吹塑设备吹塑成膜。
可选地，所述吹塑设备的模头为旋转模头，压力为5-7kg。
可选地，所述模头温度为273-278℃，膜泡内温度控制在260-268℃，膜泡外温度较膜泡内温度低10-20℃。
可选地，所述螺杆挤出机中体系粘度控制在0.48-0.62dL/g，螺杆转速控制在180-420r/min。
本发明提供的技术方案通过添加适量的有机硅增韧剂及柱状介孔二氧化硅颗粒，解决了PEI低温脆性的问题，并且薄膜表面光洁度高，表面粘结力和浊度都更为均匀，而通过吹塑成型，一方面加工成本大大降低，另外也有利于薄膜的均匀度。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合实施例阐述所述聚醚酰亚胺薄膜及其制备方法，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
所述聚醚酰亚胺薄膜的原料包括聚醚酰亚胺、有机硅增韧剂和柱状介孔二氧化硅颗粒，所述有机硅增韧剂为丙烯酸改性有机硅。
将原料各组分经螺杆挤出机熔融共混，所述螺杆挤出机中体系粘度控制在约0.5dL/g，螺杆转速控制在约320r/min。
所述原料各组分按重量份计配比如下：
Figure BDA0003871447600000031
Figure BDA0003871447600000041
所述丙烯酸改性有机硅是通过丙烯酸或丙烯酸酯单体通过自由基反应接枝在有机硅的链段上，所述丙烯酸或丙烯酸酯单体可以为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸或丙烯酸丁酯，本实施例中选用了丙烯酸乙酯单体，具体合成过程如下：
将6wt％的丙烯酸乙酯溶液、有机硅预聚物、偶氮二异丁氰按照质量比10:3：0.4混合，加热至110℃左右，保温3-5h，蒸馏去掉缩合产生的水，得丙烯酸改性有机硅树脂；
所述二氧化硅为柱状介孔二氧化硅颗粒，颗粒的柱长平均约3μm，1μm柱直径。
上述熔融共混后原料通过吹塑设备吹塑成膜，所述吹塑设备的模头为旋转模头，压力约5kg，所述模头温度约275℃，膜泡内温度控制在约265℃，膜泡外温度较膜泡内温度约250℃。
制备的所述聚醚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度Tg为170℃，熔点为275℃。
实施例2
与实施例1的区别在于，所述原料各组分按重量份计配比如下：
Figure BDA0003871447600000042
另外，所述丙烯酸改性有机硅中选用2-甲基丙烯酸乙酯单体作为改性剂。
对比例1
与实施例1的主要区别在于，其中增韧剂为液体丙烯酸酯橡胶及无二氧化硅。
对比例2
与实施例2的主要区别在于，其中增韧剂为SEBS-g-MAH及无二氧化硅。
对比试验
常温断裂伸长率的测试方法参见ISO R527测试温度25±2℃。
低温断裂伸长率的测试方法参见ISO R527测试温度-40±2℃。
表面粗糙度的测试方法如下：
使用三丰SJ210便携式粗糙度仪，在25℃下，将样品水平铺展在水平台上，用胶带固定样品四边，将探针置于膜表面，设定取样范围2.5mm，每个样品取10处进行测试，对测试结果取算术平均值。
测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003871447600000051
上述结果显示，本发明提供的技术方案与现有技术中的两大类增韧剂相比在低温断裂伸长率方面都具有显著的优势，也就是明显改善了PEI低温脆性的问题，另外由于两个对比例中均没有添加二氧化硅，因此其表面粗糙度均较高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种聚醚酰亚胺薄膜，其特征在于，原料包括聚醚酰亚胺、有机硅增韧剂和柱状介孔二氧化硅颗粒，所述有机硅增韧剂为丙烯酸改性有机硅。
2.根据权利要求1所述聚醚酰亚胺薄膜的原料，其特征在于，所述丙烯酸改性有机硅是通过丙烯酸或丙烯酸酯单体通过自由基反应接枝在有机硅的链段上。
3.根据权利要求2所述聚醚酰亚胺薄膜的原料，其特征在于，所述丙烯酸或丙烯酸酯单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸或丙烯酸丁酯。
4.根据权利要求1所述聚醚酰亚胺薄膜的原料，其特征在于，所述柱状介孔二氧化硅颗粒的柱长1-5μm，0.1-2μm柱直径。
5.根据权利要求1所述聚醚酰亚胺薄膜的原料，其特征在于，还包括二氧化钛、碳黑和着色剂。
6.根据权利要求1所述聚醚酰亚胺薄膜的原料，其特征在于，所述聚醚酰亚胺薄膜的原料的各组分按重量份计配比如下：
聚醚酰亚胺100份
有机硅增韧剂5-15份
二氧化硅0.5-0.8份。
7.权利要求1-6任一所述聚醚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，将原料各组分经螺杆挤出机熔融共混，然后经流延、双向拉伸或者吹塑工艺成膜。
8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，熔融共混后通过吹塑设备吹塑成膜，所述吹塑设备的模头为旋转模头，压力为5-7kg。
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，所述模头温度为273-278℃，膜泡内温度控制在260-268℃，膜泡外温度较膜泡内温度低10-20℃。
10.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述螺杆挤出机中体系粘度控制在0.48-0.62dL/g，螺杆转速控制在180-420r/min。
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