聚醯亞胺無縫複合管膜的製備方法及裝置的製作方法

2023-05-29 06:28:21

專利名稱：聚醯亞胺無縫複合管膜的製備方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及高分子材料領域，具體的說涉及一種聚醯亞胺無縫複合管膜的 製備方法及裝置。 技術背景聚醯亞胺是具有醯亞胺環結構特徵的高性能聚合物材料，其耐溫性能、力 學性能、電學性能、抗輻射性能優良，在已經產業化的耐高溫聚合物製品中， 以其高性價比的優越性而廣泛應用於航空航天、汽車、電子電氣、精密儀器等 領域。聚醯亞胺無縫複合管膜的厚度通常在0.01-0.5mm之間，內徑0.07-600mm，與其它聚合物管膜相比，聚醯亞胺無縫複合管膜具有更高的機械強度、 絕緣性能、耐熱性。聚醯亞胺無縫複合管膜的研究開始於高溫絕緣電線電纜， 近年來備受關注，現在已用作精密電子設備中的旋轉輸送帶或傳送帶，以及復 印機、印表機中的定影組件等。聚醯亞胺無縫複合管膜的製備可以採用多次浸 塗、刮塗、噴塗、流涎和離心澆注等工藝。由於用戶對管膜的精度要求較高， 製備過程具有較高的技術要求和難度。當前，在本技術領域中，日本和美國對 聚醯亞胺無縫複合管膜的研究和開發方面比較深入，而我國在本研究領域則是 剛剛起步，也出現了一些專利技術，如CN1730556A就公開了一種採用流涎法 製備聚醯亞胺無縫複合管膜的工藝，通過流涎流量控制管膜壁厚。這種製備工 藝存在著工藝複雜、管膜壁厚控制不均勻的缺點，並且溶劑使用量較大，容易 產生環境汙染，因此該工藝的應用也就相應受到一定的限制。如何克服上述聚 醯亞胺無縫複合管膜製備工藝中的缺點，簡化製備工藝，使得管膜壁厚均勻、 尺寸穩定、環保節能並提高其自動化生產效率，是當前本技術領域中急需解決 的課題。發明內容本發明的目的是提供一種製備工藝簡單，管膜壁厚均勻、尺寸穩定、環保 節能、可連續生產並且生產效率高的聚醯亞胺無縫複合管膜的製備方法，同時 還提供一種可以實現本製備方法的製備裝置。為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案 一種聚醯亞胺無縫複合管膜 的製備方法，其特點是由聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯、助劑、極性溶劑組成混 合物，各組分含量為聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯 5_35%助 劑 0.5—50%極 性 溶 劑 20—50%上述混合物中各組分比例為重量百分比，其之和為100%; 按上述配方將聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯、助劑、極性溶劑混合組成的混合物經加料器注入旋轉的表面噴塗有脫模劑的離心模具中，在50-8(TC熱風下脫除溶劑，然後在300-350'C熱氮風下固化成為聚醯亞胺無縫管膜，管膜自動脫模後，在管膜外分別用噴槍噴塗厚度為l-5nm導電塗層和厚度為l-5pm含氟樹脂層，經真空烘箱在150-25CTC燒結後得到無縫複合管膜。上述所述的聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯為芳香族聚醯胺酸或/和二酸二酯溶液；其中所含的酸酐包括3，3',4,4'-二苯醚四酸二酐(OPDA)、 3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐(BTDA)、 3，3，，4,4'-聯苯四酸二酐(BPDA)、 1,2,4,5-均苯四甲酸酐(PMDA)、 3,3',4,4'-二苯碸四酸二酐(DSDA)以及上述酸酐與醇反應形成的二酸二酯；其中的芳香族為芳香二胺，包括4,4'-二氨基二苯醚(4，4'-ODA)、 4,4'-二氨基二苯碸(4,4，-DDS)、對苯二胺(m-PDA)、 3,4，-二氨基二苯醚G,4，-0DA)、4,4'-二氨基二苯酮、雙酚A二苯醚二胺，2，2-雙(3-氨基-4羥基苯基)-六氟丙烷、3,3' -二胺基-4,4' -二羥基二苯碸。上述所述的助劑包括石墨、炭黑、氧化鋁、二氧化矽、碳化矽、碳酸鈣、高性能纖維。上述所述的極性溶劑包括二甲基甲醯胺(DMF)， 二甲基乙醯胺(DMAC) 和N-甲基吡咯垸酮。上述所述的被離心模具脫除的溶劑經冷凝裝置回收後進行再利用。 上述所述噴塗導電塗層的主要成分是碳黑等導電性無機物，和/或納米或微 米級金屬粒子、金屬氧化物粒子或離子導電性物質，如鐵、銅、鋁，氧化銅、 氧化鈦，氯化鋰等物質。上述所述管膜厚度為0.01-0.5mm,管膜直徑為6-100mm。 一種製備聚醯亞胺無縫複合管膜的裝置，採用離心澆注成型的結構形式， 由機架、控溫鼓風機、計量加料器、保溫筒、冷凝回收器、調速電機、成型模具、旋轉支架及定位銷組成，其特點是成型模具通過定位銷套裝固定在 旋轉支架內，旋轉支架通過軸承固定安裝在機架上，機架的下部安裝調速電機， 調速電機的轉軸通過皮帶輪皮帶連接旋轉支架一側的轉軸，旋轉支架的另一側 支架安裝計量加料器，計量加料器出料口插入成型模具一端的進料口，成型模 具的另一端管道連接冷凝回收器，冷凝回收器支架安裝在機架一端，對應成型 模具的外圓間隙固定安裝保溫筒，保溫筒間隙包覆成型模具，計量加料器支架 連接在保溫筒上。上述所述控溫鼓風機調溫範圍是室溫一400'C，介質可以為空氣或氮氣等 惰性氣體，調速電機轉速為0—4000r/min可調。上述所述成型模具可以是金屬材質、聚四氟乙烯材質或玻璃材質製造， 成型模具的內壁光潔度為鏡面級。本發明的製備過程和原理是，首先將聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯、助劑、極 性溶劑混合組成的混合物在超聲儀上分散均勻；根據要求選定適宜直徑的成型 模具，在成型模具內表面噴塗脫模劑，烘乾後將成型模具固定在旋轉支架上調至水平；根據管膜厚度要求，用計量器向成型模具內腔加入定量的聚醯胺酸和 /或聚醯胺酸酯、助劑、極性溶劑混合組成的混合物，啟動電機，逐漸調至額 定轉速，使混合溶液均勻塗敷於成型模具內腔；打開控溫鼓風機向成型模具內 吹入熱風脫除溶劑，同時打開冷凝器回收器，溫度控制在8(TC以下，待溶劑脫 除乾淨後，工作介質更換為氮氣，溫度逐漸升溫至30(TC， 0.5-2小時後停機， 得到聚醯亞胺無縫管膜。在這一過程中聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯、助劑、極 性溶劑混合物在50-8(TC熱風下脫除溶劑，聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯經過亞胺 化過程脫除小分子水和/或水和低分子醇後生成聚醯亞胺，該過程在300-35(TC 熱氮風下進行，聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯固化成為聚醯亞胺無縫管膜，聚醯亞 胺無縫管膜脫模後，在管膜外表面噴塗導電塗層和含氟樹脂層，經燒結得到無 縫複合管膜，導電塗層連通電路，而噴塗含氟樹脂層主要是為增強無縫複合管 膜的抗靜電性能。由於採用了上述聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯混合助劑和極性溶劑混合物並通 過離心澆注成型工藝，使得本發明製備工藝簡單，管膜壁厚均勻、尺寸穩定、環 保節能、可連續生產並且生產效率高，達到了本發明的目的。


圖l為聚醯亞胺無縫複合管膜的結構示意圖 圖2為製備聚醯亞胺無縫複合管膜的裝置結構圖
具體實施例方式下面結合圖1和圖2及實施例詳述本發明實施例製備如圖1所述的聚醯亞胺無縫複合管膜，首先將聚醯胺酸和/或聚醯胺酸 酯、助劑、極性溶劑混合組成混合物，各組分含量為聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯 20%助 劑 10%極 性 溶 劑 70%上述混合物中各組分比例採用重量百分比；將10克4, 4'-二氨基二苯醚加入到110克二甲基甲醯胺中充分溶解，然後 加入ll克均苯四甲酸酐，3'C下反應2小時生成聚醯胺酸溶液，在聚醯胺酸溶 液中加入5克二氧化矽、3克輕質碳酸鈣，2克碳黑，然後在超聲儀上分散均 勻，得到混合物。然後利用圖2所示裝置製備聚醯亞胺無縫複合管膜，首先將 混合物從加料器注入旋轉的表面噴塗有脫模劑的離心模具中，在65'C熱風下脫 除溶劑，然後在325'C熱氮風下固化成為聚醯亞胺無縫管膜，管膜厚度為 O.lmm，管膜直徑為60mm，管膜自動脫模後，在管膜外分別用噴槍噴塗厚度 為3pm導電塗層和厚度為3pm含氟樹脂層，經真空烘箱在20(TC燒結後得到 無縫複合管膜。圖2所示的製備裝置採用離心澆注成型的結構形式，由機架8、控溫鼓風機4 、 計量加料器5、保溫筒6 、冷凝回收器7 、調速電機9、成型模具IO、旋轉支架 12及定位銷11組成，成型模具10通過定位銷11套裝固定在旋轉支架12內，旋轉支 架12通過軸承固定在機架8上，機架8的下部安裝調速電機9，調速電機9的轉軸通 過皮帶輪皮帶連接旋轉支架12—側的轉軸，旋轉支架12的另一側安裝計量加料器 5，計量加料器5出料口插入成型模具一端的進料口，成型模具10的另一端管道連 接冷凝回收器7，冷凝回收器7支架安裝在機架一端，對應成型模具10的外圓間隙 固定安裝保溫筒6，保溫筒6間隙包覆成型模具10，計量加料器5支架連接在保溫 筒6上。將聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯混合物溶液放入計量加料器5中，利用重力 經計量加料器出料口流入成型模具10內，調速電機9皮帶傳動帶動旋轉支架12變 速旋轉，固定在旋轉支架12上的成型模具10同步旋轉，使混合物溶液受離心力作 用均勻塗敷於成型模具內壁，成型模具10入料口一側活動安裝控溫鼓風機4，控溫鼓風機4出風口對應成型模具10的入料口 ，打開控溫鼓風機4吹入熱氮風脫除混 合物溶液中的溶劑，並同時開啟冷凝回收器7，混合物溶液中的溶劑被脫除經亞 胺化過程後成為聚醯亞胺無縫管膜l，聚醯亞胺無縫管膜l脫模後在其外層噴塗導 電塗層2和含氟樹脂層3，經燒結得到無縫複合管膜l。
權利要求
1.一種聚醯亞胺無縫複合管膜的製備方法，其特點是由聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯、助劑、極性溶劑組成混合物，各組分含量為聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯 5-35％助劑 0.5-50％極性溶劑 20-50％上述混合物中各組分比例為重量百分比，其之和為100％；按上述配方將聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯、助劑、極性溶劑混合組成的混合物經加料器注入旋轉的表面噴塗有脫模劑的離心模具中，在50-80℃熱風下脫除溶劑，然後在300-350℃熱氮風下固化為聚醯亞胺無縫管膜(1)，管膜厚度為0.01-0.5mm，管膜直徑為6-100mm；管膜自動脫模後，在管膜(1)外分別用噴槍噴塗厚度為1-5μm導電塗層(2)和厚度為1-5μm含氟樹脂層(3)，經真空烘箱在150-250℃燒結後得到無縫複合管膜。
2. 根據權利要求1所述的聚醯亞胺無縫複合管膜的製備方法，其特徵在於上述所述的聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯為芳香族聚醯胺酸或/和二酸二酯溶液；其中所含的酸酐包括3，3',4,4'-二苯醚四酸二酐、3,3',4,4'-二苯酮四酸 二酐、3,3',4,4'-聯苯四酸二酐、1,2,4,5-均苯四甲酸酐、3,3',4,4'-二苯碸四酸二 酐以及上述酸酐與醇反應形成的二酸二酯；其中的芳香族為芳香二胺，包括 4，4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯碸、對苯二胺、3,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯酮、雙酚A二苯醚二胺。
3. 根據權利要求1所述的根據權利要求1所述的聚醯亞胺無縫複合管膜 的製備方法，其特徵在於上述所述的助劑包括石墨、炭黑、氧化鋁、二氧化 矽、碳化矽、碳酸鈣、高性能纖維。
4. 根據權利要求1所述的根據權利要求1所述的聚醯亞胺無縫複合管膜 的製備方法，其特徵在於上述所述的極性溶劑包括二甲基甲醯胺，二甲基乙 醯胺和N-甲基吡咯烷酮。
5. 根據權利要求1所述的根據權利要求1所述的聚醯亞胺無縫複合管膜 的製備方法，其特徵在於上述所述的被離心模具脫除的溶劑經冷凝裝置回收 後進行再利用。
6. 根據權利要求1所述的聚醯亞胺無縫複合管膜的製備方法，其特徵在 於上述所述導電塗層為導電碳黑無機物，納米和/或微米級金屬粒子、金屬氧 化物粒子或離子導電性物質，包括鐵、銅、鋁，氧化銅、氧化鈦，氯化鋰。
7. —種如權利要求1所述製備聚醯亞胺無縫複合管膜的裝置，採用離心 澆注成型的結構，其特徵在於成型模具(10)通過定位銷(11)套裝固定在旋轉支架(12)內，旋轉支架(12)通過軸承固定在機架(8)上，機架(8)的 下部安裝調速電機(9)，調速電機(9)的轉軸通過皮帶輪皮帶連接旋轉支架(12) 一側的轉軸，旋轉支架(12)的另一側支架固定安裝計量加料器(5)，計量加料 器(5)出料口插入成型模具(10)—端的進料口，成型模具(10)的另一端管道連 接冷凝回收器(7)，冷凝回收器(7)支架安裝在機架(8)—端，對應成型模具(IO) 的外圓間隙固定安裝保溫筒(6),保溫筒(6)間隙包覆成型模具(10)，計量 加料器(5)支架連接在保溫筒(6)上。
8. 根據權利要求7所述的製備聚醯亞胺無縫複合管膜的裝置，其特徵在 於上述所述控溫鼓風機(4)調溫範圍是室溫一400",介質可以為空氣或氮 氣等惰性氣體，調速電機(9)可調轉速為0—4000r/min。
9.根據權利要求7所述的製備聚醯亞胺無縫複合管膜的裝置，其特徵在 於上述所述成型模具(10)可以是金屬材質、聚四氟乙烯材質或玻璃材質制 造，成型模具(10)的內壁光潔度為鏡面級。
全文摘要
本發明公開了一種聚醯亞胺無縫複合管膜的製備方法，由聚醯胺酸和/或聚醯胺酸酯、助劑、極性溶劑組成混合物，通過製備聚醯亞胺無縫複合管膜的裝置，將混合物經加料器注入旋轉的表面噴塗有脫模劑的成型模具中，在50-80℃熱風下脫除溶劑，然後在熱氮風下固化成為聚醯亞胺無縫管膜，管膜脫模後，在管膜外表面分別用噴槍噴塗導電塗層和含氟樹脂層，經真空烘箱燒結後得到無縫複合管膜。本發明製備工藝簡單，管膜壁厚均勻、尺寸穩定、環保節能、可連續生產並且生產效率高，便於推廣應用。
文檔編號C08J7/04GK101402740SQ20081022714
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月25日 優先權日2008年11月25日
發明者劉江偉, 曾心苗, 李淑鳳, 王連才, 陽 矯, 矛 鮑 申請人:北京市射線應用研究中心