阅读说明：本技术 一种等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜及其制备方法 (Plasma-treated fluorinated polyimide composite membrane and preparation method thereof ) 是由 鲍欣 李辉 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜及其制备方法,将聚酰亚胺薄膜经等离子体处理得到表面具有大量含氟基团的氟化聚酰亚胺薄膜,再均匀的刷涂聚全氟乙丙烯或聚四氟乙烯乳液,经高温处理后得到复合膜。利用含氟气体进行等离子体处理聚酰亚胺薄膜的方法成本低、耗时短、无废弃物,制备的复合膜具有良好的绝缘、抗静电、耐高低温、耐腐蚀等特性。(The invention provides a plasma-treated fluorinated polyimide composite membrane and a preparation method thereof. The method for treating the polyimide film by using the fluorine-containing gas to carry out plasma has the advantages of low cost, short time consumption and no waste, and the prepared composite film has the characteristics of good insulation, antistatic property, high and low temperature resistance, corrosion resistance and the like.)

一种等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜及其制备方法，属于复合膜材料制备领域。

背景技术

聚酰亚胺薄膜凭借优异的耐高低温，绝缘，耐腐蚀等性能，在电机的槽绝缘及电缆绕包材料等方面应用广泛。但是纯聚酰亚胺薄膜表面光滑、化学表面能较低、与其他材料结合性能相对较差，对其表面进行改性可提高其表面与待涂覆材料的粘结性能。目前常用的工业化聚酰亚胺复合膜主要是在聚酰亚胺中引入聚全氟乙丙烯提高其力学性能以及绝缘性能，拓宽其应用范围。采用含氟气体对聚酰亚胺薄膜进行等离子体表面改性处理，可使得表面接枝含氟基团，改善与聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯等含氟材料的相互作用力，提高与材料的结合性能，为聚酰亚胺薄膜材料的研究及应用提供了新方向。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜，其特征在于，是由经等离子体处理的聚酰亚胺薄膜与含氟乳液复合构成。

一种等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜的制备方法，其特征在于，将含氟乳液均匀的刷涂在经等离子体处理的聚酰亚胺薄膜上，在多段式升温加热方式下干燥得到复合膜。

上述的含氟乳液为聚全氟乙丙烯乳液以及聚四氟乙烯乳液中的一种或两种，乳液粒径均为0.10～0.80μm，固体含量10～50%（质量分数）

上述的多段式升温加热方式，其特征在于，从室温加热至90～110℃，保温5～30min；升温至210～230℃，保温1～20min，升温至280～300℃，保温1～20min，降温至210～230℃，保温1～20min，降温至90～110℃，保温5～30min，降温至50～70℃，保温5～30min，第一阶段升温速率为1～20℃/min，第二阶段升温速率为5～30℃/min，第三阶段升温速率为1～20℃/min，第四阶段降温速率为5～30℃/min，第五阶段降温速率为5～30℃/min，第六阶段降温速率为1～20℃/min。

上述的等离子体处理的聚酰亚胺薄膜的制备方法为：将聚酰亚胺薄膜放入无水乙醇中浸泡5～60min，取出后在滤纸表面晾干，然后将预处理后的聚酰亚胺薄膜放入设定电压的等离子体反应器中，在不同含氟气体及一定工作压力下，进行等离子体表面处理得到表面具有含氟基团的聚酰亚胺薄膜。

上述的具有含氟基团的聚酰亚胺薄膜接触角大于130°。

上述的设定电压为500～600V，含氟气体为氟气、氟化氢、六氟环氧丙烷中的一种或两种的混合物，工作压力为10~1000Pa，处理时间为1 min~ 60min。

上述的聚酰亚胺薄膜是由聚酰亚胺酸通过流延法以及亚胺化制备而成，其厚度为5～300μm。

上述所述的制备方法制备的耐高温等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜，拉伸强度为50～200MPa，断裂伸长率为10～180%，弹性模量为700～3500MPa，水接触角大于100°，介电常数低于7，介电损耗低于0.007，耐受温度为180～300℃，热收缩率低于1%。

附图说明

图1为等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜的制备流程图

有益效果

本发明的等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜是由经等离子体处理的聚酰亚胺薄膜与含氟乳液复合而成。制备的表面改性的氟化聚酰亚胺薄膜，其水接触角大于130°，涂覆含氟乳液后的复合膜拉伸强度为50～200MPa，断裂伸长率为10～180%，弹性模量为700～3500MPa，水接触角大于100°，复合膜具有良好的绝缘、抗粘附、抗静电、高低温、耐腐蚀性等特点，介电常数低于7，介电损耗低于0.007，耐受温度为180～300℃，热收缩率低于1%。可用做电机、电器、电热片、电发夹、PTC、电线电缆、电磁线、汽车开关的隔膜。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

制备聚酰亚胺薄膜，制备方法为：以4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐与4,4′-二胺基二苯醚为原料通过缩聚反应合成含氟聚酰胺酸。将聚酰胺酸溶液（质量分数70%）在干燥、光滑且洁净的钢带上均匀流延，温度保持在40℃，得到聚酰胺酸固体膜，升温至70℃，保温2h，再升温至130℃，保温3h，升温速率为3℃/min，除去薄膜中的溶剂。亚胺化分两阶段：室温加热至120℃，保温10min，升温速率为10℃/min；升温至330℃，保温10min，升温速率为15℃/min，得聚酰亚胺薄膜。

制备氟化的聚酰亚胺薄膜，制备方法为：将聚酰亚胺薄膜经乙醇预处理后（5min），置于500V电压的等离子体反应器中，在氟化氢氛围下，设置工作压力为100Pa，处理30min得到表面改性的氟化聚酰亚胺薄膜，其水接触角为132°。

制备耐高温等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜：将聚全氟乙丙烯乳液（粒径为0.10μm，固含量为30%，质量分数为30%）均匀的涂刷在氟化聚酰亚胺薄膜上，从室温加热至90℃，保温30min，随后升温至230℃，保温1min，再升温至280℃，保温20min，降温至230℃，保温1min，降温至90℃，保温30min，降温至50℃，保温30min，（第一阶段升温速率为10℃/min，第二阶段升温速率为15℃/min，第三阶段升温速率为10℃/min，第四阶段降温速率为15℃/min，第五阶段降温速率为15℃/min，第六阶段降温速率为10℃/min），得到复合膜。

复合膜水接触角为103°，介电常数为5.8，介电损耗为0.006，耐受温度为270℃，热收缩率为0.6%。

实施例2

制备聚酰亚胺薄膜，制备方法为：以4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐与4,4′-二胺基二苯醚为原料通过缩聚反应合成含氟聚酰胺酸。将聚酰胺酸溶液（质量分数70%）在干燥、光滑且洁净的钢带上均匀流延，温度保持在50℃，得到聚酰胺酸固体膜，升温至80℃，保温2h，再升温至120℃，保温3h，升温速率为3℃/min，除去薄膜中的溶剂。亚胺化分两阶段：室温加热至150℃，保温5min，升温速率为10℃/min；升温至350℃，保温5min，升温速率为15℃/min，得聚酰亚胺薄膜。

制备氟化的聚酰亚胺薄膜，制备方法为：将聚酰亚胺薄膜经乙醇预处理后（30min），置于500V电压的等离子体反应器中，在氟气下，设置工作压力为200Pa，处理15min得到表面改性的氟化聚酰亚胺薄膜，其水接触角为135°。

制备耐高温等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜：将聚四氟乙烯乳液（粒径为0.5μm，固含量为50%，质量分数为50%）均匀的涂刷在氟化聚酰亚胺薄膜上，从室温加热至100℃，保温15min，随后升温至220℃，保温10min，再升温至290℃，保温10min，降温至220℃，保温10min，降温至100℃，保温15min，降温至60℃，保温15min，（第一阶段升温速率为20℃/min，第二阶段升温速率为30℃/min，第三阶段升温速率为20℃/min，第四阶段降温速率为30℃/min，第五阶段降温速率为30℃/min，第六阶段降温速率为20℃/min），得到复合膜。

复合膜水接触角为102°，介电常数为5.3，介电损耗为0.005，耐受温度为290℃，热收缩率为0.5%。

实施例3

制备聚酰亚胺薄膜，制备方法为：以4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐与4,4′-二胺基二苯醚为原料通过缩聚反应合成含氟聚酰胺酸。将聚酰胺酸溶液（质量分数70%）在干燥、光滑且洁净的钢带上均匀流延，温度保持在45℃，得到聚酰胺酸固体膜，升温至90℃，保温1h，再升温至130℃，保温1h，升温速率为3℃/min，除去薄膜中的溶剂。亚胺化分两阶段：室温加热至180℃，保温3min，升温速率为10℃/min；升温至330℃，保温10min，升温速率为15℃/min，得聚酰亚胺薄膜。

制备氟化的聚酰亚胺薄膜，制备方法为：将聚酰亚胺薄膜经乙醇预处理后（60min），置于500V电压的等离子体反应器中，在六氟环氧丙烷下，设置工作压力为300Pa，处理10min得到表面改性的氟化聚酰亚胺薄膜，其水接触角为137°。

制备耐高温等离子体处理氟化聚酰亚胺复合膜：将聚四氟乙烯乳液（粒径为0.80μm，固含量为30%，质量分数为70%）均匀的涂刷在氟化聚酰亚胺薄膜上，从室温加热至110℃，保温5min，随后升温至210℃，保温20min，再升温至300℃，保温1min，降温至210℃，保温20min，降温至110℃，保温5min，降温至70℃，保温5min，（第一阶段升温速率为1℃/min，第二阶段升温速率为5℃/min，第三阶段升温速率为1℃/min，第四阶段降温速率为5℃/min，第五阶段降温速率为5℃/min，第六阶段降温速率为1℃/min），得到复合膜。

复合膜水接触角为106°，介电常数为4.3，介电损耗为0.004，耐受温度为300℃，热收缩率为0.4%。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。