[發(fā)明專利]一種多層黑色聚酰亞胺薄膜及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107226921A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 任小龍;韓艷霞;馮婷婷
• 申請（專利權）人: 桂林電器科學研究院有限公司
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08J5/18;C08L79/08;C08K3/22;C08K3/26;C08K3/04
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司45107
• 代理人: 唐智芳

技術領域

本發(fā)明涉及聚酰亞胺薄膜，具體涉及一種多層黑色聚酰亞胺薄膜及其制備方法。

背景技術

黑色聚酰亞胺薄膜是一種高絕緣、高強度的絕緣薄膜，相比于普通(黃色)聚酰亞胺膜，黑色聚酰亞胺膜不透明、光透射率，具有良好的遮光性、導熱性等，廣泛應用于移動裝置、電腦、汽車以及軍用電子設備的覆蓋膜等。

目前聚酰亞胺薄膜的生產工藝是以經過縮聚反應合成的聚酰胺酸樹脂溶液為原料，在流涎機上流涎得到具有自支撐性的聚酰胺酸厚膜，再經過加熱拉伸、亞胺化、冷卻定型處理得到聚酰亞胺薄膜。要得到兼具低透光性和絕緣性的聚酰亞胺薄膜，在聚酰亞胺薄膜制備過程中必須添加呈色添加劑(例如：色料、染料等)。一般的工藝是采用有色添加劑以降低聚酰亞胺薄膜的透光度。如2012年申請的中國發(fā)明專利CN 104169330 B“黑色聚酰亞胺膜”公開了由炭黑顏料(3.0wt％-7.5wt％、70nm–150nm一次粒徑)、二氧化鈦屏蔽劑(0.5wt％-1.5wt％、體積平均直徑0.2μm-0.6μm)、聚酰亞胺樹脂制備的光透射率≤1.0％的黑色聚酰亞胺薄膜等。這類技術通過聚酰亞胺樹脂基體中引入顏料和填料制得黑色聚酰亞胺薄膜，但均是以選取黑色顏料-碳黑降低薄膜透光率為目的，所制造薄膜存在黑度不夠、遮蔽效果有限且顏色均一性較差等問題。若需增加黑度、提高遮蔽效果則必須引入大量黑色顏料，但是如此操作會大大降低聚酰亞胺薄膜的絕緣性能。

再有就是在聚酰亞胺基膜的單面或雙面上涂覆一層含有黑色顏料的聚酰亞胺膜，以形成所謂雙層或多層黑色聚酰亞胺薄膜。雖然此種方法能較好地使聚酰亞胺薄膜呈現(xiàn)所希望的黑色效果并且可以保證聚酰亞胺膜一定的機械性能，但是額外涂布的黑色樹脂通常會增加制造工序和成本，并對聚酰亞胺薄膜性質造成不利的影響；此外，還會因樹脂涂布層耐熱性較差導致聚酰亞胺膜暴露于熱逆境時易發(fā)生性能劣化。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種多層黑色聚酰亞胺薄膜及其制備方法。采用本發(fā)明所述方法制得的多層黑色聚酰亞胺薄膜在保持薄膜原有機械性能的前提下有效提升其光學性能、熱學性能和絕緣性能。

本發(fā)明所述的多層黑色聚酰亞胺薄膜的制備方法，該多層黑色聚酰亞胺薄膜包括一層由聚酰胺酸溶液形成的聚酰亞胺原膜層以及位于其上表面和/或下表面的由黑色聚酰胺酸膜形成的黑色聚酰亞胺層；在制備時，包括制備聚酰胺酸原膜的方法和制備黑色聚酰胺酸膜的方法，其中：

制備聚酰胺酸原膜的方法為：將聚酰胺酸溶液按現(xiàn)有常規(guī)工藝形成聚酰胺酸原膜；

制備黑色聚酰胺酸膜的方法包括以下步驟：

1)制備聚酰胺酸溶液；

2)取顏料分散于極性非質子溶劑中得到顏料分散液，所述的顏料包括黑色顏料和白色顏料，其中白色顏料為二氧化鈦和/或碳酸鈣，所述的二氧化鈦和/或碳酸鈣滿足以下條件：

平均粒徑5～60nm，白度≥95，吸油量≤22g/100g，比表面積50～400m²/g，密度≤0.8g/cm²；

所述白色顏料的用量為其所在層聚酰亞胺重量的2wt％～12wt％，其與黑色顏料的重量配比為10～1.2：1；

所述黑色顏料的平均粒徑與白色顏料的平均粒徑相同；

3)將顏料分散液和聚酰胺酸溶液混合均勻，所得混合物料于聚酰亞胺原膜層上表面和/或下表面按現(xiàn)有常規(guī)工藝形成黑色聚酰胺酸膜。

申請人在試驗、研究分析中發(fā)現(xiàn)，以白色顏料為主色料，通過與黑色顏料進行選擇性調配可以有效提高黑色聚酰亞胺薄膜的光學、熱學及絕緣等特性，將白色顏料的使用量限定為其所在層聚酰亞胺重量的2.0wt％至12.0wt％，是考慮到其用量少于其所在層聚酰亞胺重量的2.0wt％時黑度難以令人滿意；而其用量大于其所在層聚酰亞胺重量的12.0wt％時，則所得薄膜的機械性能、絕緣性能等會劣化，且在聚酰胺酸樹脂中易發(fā)生分散不均勻(沉降和團聚)，薄膜性能一致性差，還會增加薄膜的生產成本。另一方面，白色顏料(二氧化鈦及碳酸鈣)的選擇不僅會影響其本身、黑色顏料及消光劑在體系內的分散均勻性，還會影響所得聚酰亞胺薄膜的光學特性、熱學性能和絕緣性能，在白色顏料和黑色顏料具有同樣粒徑的情況下可以有效提高各種固體填料在樹脂中的分散性。

進一步地，當白色填料為二氧化鈦和碳酸鈣組合，且二氧化鈦和碳酸鈣的重量配比為1：1～0.2時，不僅可使所得聚酰亞胺薄膜具有優(yōu)異的熱學性能和絕緣性能，還能在無需添加分散劑或偶聯(lián)劑的條件下即可實現(xiàn)白色顏料、黑色顏料及消光劑在體系內均勻分散。