[實用新型]薄膜表面功能化生產裝置和聚酰亞胺薄膜生產系統

有效

• 申請號: 202020712472.0
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN212655722U
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 汪宏;董久鋒
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08L79/08
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 張建珍

本實用新型公開了一種薄膜表面功能化生產裝置和聚酰亞胺薄膜生產系統。該薄膜表面功能化生產裝置包括沿聚酰亞胺薄膜的前進方向依次的：堿液槽，用于盛裝堿液；離子交換槽，用于盛裝金屬鹽溶液；加熱組件，用于加熱聚酰亞胺薄膜。本裝置首先對聚酰亞胺薄膜進行表面處理，使表層的聚酰亞胺形成聚酰胺鹽，進入金屬鹽溶液中發生離子交換反應，得到聚酰胺酸與金屬離子的絡合物；隨后經由加熱組件的熱處理使聚酰胺酸重新環化成為聚酰亞胺，金屬離子則被還原為金屬原子或進一步氧化得到金屬氧化物，在聚酰亞胺表面形成金屬層或金屬氧化物層，實現聚酰亞胺薄膜的表面功能化的高效連續生產。

技術領域

本實用新型涉及復合材料領域，尤其是涉及薄膜表面功能化生產裝置和聚酰亞胺薄膜生產系統。

背景技術

在有機工程薄膜中，聚酰亞胺(PI)薄膜以其優異的耐熱性、高強度以及模量、尺寸穩定性和可大面積化連續加工(如卷對卷工藝，Roll-to-Roll)等諸多優點，被廣泛應用于柔性電子材料、微電子封裝和太陽能電池等領域。在PI薄膜表面負載無機功能化材料形成的復合材料可以同時擁有PI和無機材料的優異性能，達到協同優化的效應，具有廣泛的應用前景。目前在PI薄膜表面負載無機材料通常采用磁控濺射或化學沉積的方法，但這種方法工藝復雜，無法大面積化連續加工。

實用新型內容

本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型提出一種能夠連續加工生產的薄膜表面功能化生產裝置和聚酰亞胺薄膜生產系統。

第一方面，本實用新型的一個實施例提供了一種薄膜表面功能化生產裝置，該薄膜表面功能化生產裝置包括沿聚酰亞胺薄膜的前進方向依次的：

堿液槽，用于盛裝堿液，堿液用于與聚酰亞胺薄膜發生水解開環反應；

離子交換槽，用于盛裝金屬鹽溶液，金屬鹽溶液用于與發生水解開環反應后的聚酰亞胺薄膜發生離子交換反應；

加熱組件，用于加熱聚酰亞胺薄膜。

本實用新型實施例的聚酰亞胺薄膜表面功能化生產裝置至少具有如下有益效果：

本實用新型實施例所提供的裝置首先將聚酰亞胺薄膜浸入堿液對其進行表面處理，使薄膜表層的聚酰亞胺發生水解開環反應形成聚酰胺鹽，表面的聚酰胺鹽進入金屬鹽溶液中發生離子交換反應，得到聚酰胺酸與金屬離子的絡合物；隨后經由加熱組件的熱處理使聚酰胺酸重新環化成為聚酰亞胺，而絡合的金屬離子則被還原為金屬原子或進一步氧化得到金屬氧化物，從而在聚酰亞胺表面形成金屬層或金屬氧化物層(即無機層)，實現聚酰亞胺的表面功能化。通過上述連續的幾步操作，可以實現在聚酰亞胺薄膜上負載金屬層或金屬氧化物層的高效連續生產。

根據本實用新型的一些實施例的薄膜表面功能化生產裝置，還包括順序設于堿液槽與離子交換槽之間的第一清洗槽，第一清洗槽用于除去聚酰亞胺薄膜上的堿液。聚酰亞胺薄膜在經過與堿液的水解開環反應后，及時洗去表面未反應的堿液，避免影響離子交換反應的進行，從而保證金屬層或金屬氧化物層的形成能夠均勻致密。

根據本實用新型的一些實施例的薄膜表面功能化生產裝置，還包括順序設于離子交換槽與加熱組件之間的第二清洗槽，第二清洗槽用于除去聚酰亞胺薄膜上的金屬鹽溶液。聚酰亞胺薄膜在經過與金屬鹽溶液的離子交換反應后，及時洗去表面未反應的金屬鹽，避免加熱處理中多余的金屬鹽影響金屬層/金屬氧化物層的結構，從而保證均勻致密且能夠與作為基底的聚酰亞胺層緊密結合。

根據本實用新型的一些實施例的薄膜表面功能化生產裝置，堿液槽和/或離子交換槽設有加熱部件。通過加熱部件的設置及時調整堿液槽和/或離子交換槽內的溫度，控制開環反應和/或離子交換反應的進程，調節所形成的金屬層/金屬氧化物層的厚度。

根據本實用新型的一些實施例的薄膜表面功能化生產裝置，加熱部件為加熱板。通過在堿液槽和/或離子交換槽的底部設置加熱板，使溶液能夠均勻受熱，避免聚酰亞胺薄膜不同位置兩種反應的速率相差過大導致金屬層/金屬氧化物層厚度不均而影響使用。