本發明涉及薄膜材料領域，具體而言，涉及一種聚酰亞胺膜及其制備方法和應用。
背景技術：
1、聚酰亞胺膜，作為一種高性能的特種工程材料，其獨特的耐高溫性、機械強度、化學穩定性以及優異的電絕緣性能，使得聚酰亞胺膜在眾多極端環境下都能展現出非凡的適應性，被廣泛應用于航空航天、電子、汽車、生物醫學等多個關鍵領域。
2、但聚酰亞胺膜本身的導熱系數低、阻隔性差，限定了聚酰亞胺膜的應用。為提高酰亞胺膜的導熱性等，通常是向聚酰亞胺膜中引入高導熱無機填料，如添加氮化硼（bn）、氮化鋁（aln）、石墨烯等高導熱無機填料，通過構筑連續的微觀導熱通路和降低界面熱阻來提升導熱性能；進一步的，再對填料進行表面改性（如硅烷偶聯劑處理、聚乙烯亞胺吸附等），以提高其與聚酰亞胺基體的相容性，減少界面缺陷，增強界面粘接強度，從而降低界面熱阻；或者是通過結構設計，如多層結構的多孔復合膜，通過填料的梯度分布與界面自組裝效應，顯著提高導熱系數。為提高酰亞胺膜的阻隔性，通常是加入蒙脫土等層狀納米粒子，通過插層聚合使蒙脫土片層剝離分散在pi基體中，形成“曲折路徑”，延長滲透分子的滲透路徑，提高阻隔性能；或添加納米粒子如納米二氧化硅，利用其小尺寸效應和表面效應，提高聚酰亞胺膜的致密性和阻隔性。或者是在分子鏈中引入剛性結構（如苯環、聯苯等），提高分子鏈的堆砌密度和結晶度，從而減少自由體積，提高阻隔性能。引入極性基團（如氟元素、硫醚基團等），增強pi分子鏈間的相互作用力，提高膜的致密性和阻隔性等。
3、如專利cn202411244435.0公開了一種耐高壓擊穿聚酰亞胺薄膜及其制備方法，其在聚酰亞胺薄膜中引入了六方片狀氧化鋁、六方氮化硼及層狀黏土作為無機填料，利用層狀黏土中硅酸鹽礦物的結構，形成層狀屏蔽，阻礙電荷的運動；同時利用黏土對六方片狀氧化鋁、六方氮化硼的吸附效果，使氧化鋁和氮化硼附著在層狀黏土表面，進一步提高膜面的耐高溫、耐高壓擊穿性能。但在該技術方案中后，六方片狀氧化鋁、六方氮化硼是通過吸附作用與層狀黏土結合，其結合強度有限，聚酰亞胺薄膜在使用的過程中，其吸附作用會減弱，導致聚酰亞胺薄膜的性能也會相應的減弱，導致聚酰亞胺薄膜的使用壽命短。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種聚酰亞胺膜，耐高溫、耐高壓擊穿性和導熱性好，且力學強度高，使用壽命長。
2、本發明的另一目的在于提供一種聚酰亞胺膜的制備方法，在制備過程中加入了硅鋁粒子、有機蒙脫土和氨基化導熱粒子，使得各功能性粒子與膜基體的結合強度高，在使用過程中，不容易脫落分離，延長膜的使用壽命。
3、本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。
4、一方面，本發明實施例提供一種聚酰亞胺膜按重量份數計，包括以下原料：
5、二甲基甲酰胺50-100份、二氨基二苯基醚5-10份、苯二胺10-20份、核殼結構的硅鋁粒子1-2份、均苯四甲酸二酐25-30份、有機改性蒙脫土1-2份、氨基化導熱粒子1-2份、乙酸酐50-100份、吡啶5-10份；
6、其中，所述核殼結構的硅鋁粒子是以聚多巴胺為殼，納米二氧化硅和納米氧化鋁為核的復合物；
7、所述有機改性蒙脫土為含羥基基團的有機物對蒙脫土進行插層改性后得到；
8、所述氨基化導熱粒子為含氨基基團的有機物對氮化物進行接枝改性后得到。
9、另一方面，本發明實施例提供一種聚酰亞胺膜的制備方法，包括以下步驟：
10、s1，將二甲基甲酰胺、二氨基二苯基醚、苯二胺混合，攪拌均勻，再加入核殼結構的硅鋁粒子，攪拌均勻，得到混合物a；
11、s2，將均苯四甲酸二酐和有機改性蒙脫土，超聲處理10-30min，再加入到混合物a中，攪拌均勻，得到混合物b；
12、s3，將二甲基甲酰胺、氨基化導熱粒子混合，攪拌均勻，得到混合物c；
13、s4，將混合物b和混合物c混合，攪拌均勻，得到聚酰胺酸溶液；
14、s5，將聚酰胺酸溶液與乙酸酐混合后，再加入吡啶，攪拌均勻，經鋪膜、干燥成膜、亞胺化，即得到所述聚酰亞胺膜；
15、在本發明的一些實施例中，所述核殼結構的硅鋁粒子由以下方法制得：
16、將納米二氧化硅、納米氧化鋁加入到硫酸和乙醇的水溶液中，超聲處理10-20min，離心分離，過濾，得到硅鋁粒子；
17、將所述硅鋁粒子加入到0.1mol/l、ph值為8.5的tris緩沖液中，攪拌均勻，再加入聚多巴胺鹽酸鹽，攪拌至聚多巴胺鹽酸鹽溶解，再滴加氨水，調節ph值至8.5-9.0，繼續攪拌12-24h，離心分離，過濾，洗滌，即得到所述核殼結構的硅鋁粒子。
18、在本發明的一些實施例中，所述納米二氧化硅、納米氧化鋁的質量比為（1-1.2）：1。
19、在本發明的一些實施例中，所述有機改性蒙脫土由以下方法制得：
20、將蒙脫土加入到氯化鈉水溶液中，攪拌10-12h，凍融處理3-5次，再加入到乙醇、乙二醇、分子量小于600的聚乙二醇和硅烷偶聯劑的混合溶液中，隨后在80-100℃下攪拌6-12h、并間歇超聲處理，過濾、洗滌、干燥，即得到所述有機改性蒙脫土。
21、在本發明的一些實施例中，所述蒙脫土、乙二醇和聚乙二醇的質量比為1：（0.3-0.5）：（0.3-0.5）。
22、在本發明的一些實施例中，所述氨基化導熱粒子由以下方法制得：
23、在氨氣和氮氣的混合氣氛下，等離子體處理氮化物，冷卻后，得到預處理粒子；
24、將對苯二異氰酸酯、苯二胺、硅烷偶聯劑和乙醇水溶液混合，攪拌均勻，得到接枝溶液；
25、將所述預處理粒子與所述接枝溶液混合，在80-90℃下攪拌5-10h，過濾、洗滌、干燥，即得到所述氨基化導熱粒子。
26、在本發明的一些實施例中，所述氮化物為六方氮化硼、氮化硅或兩者的混合。所述對苯二異氰酸酯、苯二胺、硅烷偶聯劑、乙醇水溶液的質量體積比為（0.8-1）g：（0.2-0.5）g：（0.2-0.5）g：（1-2）ml。乙醇水溶液的體積分數為50-60%。
27、第三方面，本發明實施例提供一種聚酰亞胺膜的應用，基于上述聚酰亞胺膜，在絕緣材料中的應用，例如高速電機、新能源電池中作為絕緣材料使用。
28、相對于現有技術，本發明的實施例至少具有如下優點或有益效果：
29、本發明提供的聚酰亞胺膜及其制備方法，在制備過程中引入了硅鋁粒子、有機蒙脫土和氨基化導熱粒子，可提高聚酰亞胺膜的耐高溫、耐高壓擊穿性、導熱性、力學強度以及阻隔性等。具體的，通過加入核殼結構的硅鋁粒子，其以聚多巴胺為殼，可提高粒子聚酰亞胺膜中的分散性，使得硅鋁粒子在聚酰亞胺膜中分散均勻，減少界面缺陷，并且納米硅鋁粒子的加入，可在聚酰亞胺膜的界面極化耗散電荷，抑制電場集中，進而提高聚酰亞胺膜耐高壓擊穿性。加入含有羥基基團的有機改性蒙脫土，一方面，層狀結構的蒙脫土與氨基化導熱粒子之間，通過強烈的吸附作用，氨基可進入到蒙脫土的插層中，進而提高了蒙脫土與氨基化導熱粒子的結合強度；另一方面，其攜帶的活性羥基基團，亦可與氨基形成分子間作用力和氫鍵，進一步增強二者的結合強度。并且，活性羥基還參與到聚酰胺的分子結構中，作為交聯劑，通過酯化反應形成三維網狀結構，使得蒙脫土牢固的嫁接在聚酰亞胺膜上。
30、綜上所述，本發明提供的聚酰亞胺膜中各種功能性粒子與膜主體的結合強度高，在使用過程中不容易脫落，進而提高了聚酰亞胺膜的力學性能、耐高溫性能。