一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备方法技术

提供一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备方法，该方法包括如下步骤：(1)在惰性氛围及一定温度下，将预定摩尔比的芳香四羧酸二酐和芳香族二胺化合物在第一溶剂中反应得到PAA溶液；(2)在第二溶剂中添加非炭黑黑色颜料，搅拌均匀后分散制得非炭黑黑色颜料浆料；(3)将第三溶剂和气相白炭黑粉末混合后分散制得气相白炭黑浆料；(4)将所述PAA溶液、非炭黑黑色颜料浆料和气相白炭黑浆料充分搅拌混合，得到PAA复合溶液；将所述PAA复合溶液、催化剂和酸酐脱水剂混合得到混合物溶液，经流延、涂、干燥、拉伸等得到黑色聚酰亚胺薄膜。本发明专利技术的黑色聚酰亚胺膜有较好的物化性能，且两面同时具有均匀着色的黑色外观，避光效果好，产品应用广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备方法
本专利技术涉及聚酰亚胺薄膜类材料，具体涉及一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
技术介绍
挠性印制线路板FPC广泛应用于计算机、通信、消费类电子产品、光学镜头模块、液晶显示器(LCD)模块及太阳能电池等产品，而聚酰亚胺(PI)薄膜常用作其基材或覆盖膜材料，应用过程中由于传统PI薄膜的表面光泽度较大和透明性较高，会存在因光反射造成眩光或散光和线路设计分布易于解读而被同业抄袭的问题，故而要求PI薄膜具备低光泽度、低透光性及绝缘性等特性，低光泽度可使元件外观更具质感与美观，绝缘性及低透光性则可保护内部电路设计。黑色PI薄膜具有良好的遮光性、抗静电性、导热性等性能，满足上述需求，被广泛应用于光学、电子、航空航天等领域。制备兼具低光泽度、低透光性及绝缘性的黑色PI膜，需要在PI膜制程中添加呈色添加剂及消光剂，通常通过有色添加剂降低PI膜的透光度，或添加消光剂使得PI薄膜表面形成凹凸微结构以降低PI膜的光泽度。黑色PI薄膜制造过程中，由于无机颗粒或碳粉材料的粒径太大或太小均会对于PI薄膜物理性能造成不良的影响。如果无机颗粒或碳粉材料的粒径较大，制成的薄膜表面过于粗糙，不适用于电子产品中；如果无机颗粒或碳粉材料的粒径较小，容易产生聚集的现象，造成在薄膜中分散不均匀的问题，且在操作上不易控制。除了无机颗粒或碳粉材料的粒径会影响其在PI薄膜中的分散性外，无机颗粒或碳粉材料的含量也会产生影响，如果无机颗粒或碳粉材料的含量较大，同样会产生分散不均匀的现象；但含量较小，则会使得薄膜的光泽度和透光度过高，存在雾面效果不佳和透光问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备方法，制备得到的黑色PI膜具有较好的物化性能同时，同时两面具有均匀着色的黑色外观，避光效果好，合成工艺简单，良品率高，产品应用广泛。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种黑色聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)聚酰胺酸(PAA)溶液的制备：在惰性氛围及一定温度下，将预定摩尔比的芳香四羧酸二酐和芳香族二胺化合物在第一溶剂中反应得到PAA溶液；(2)非炭黑黑色颜料浆料的制备：在第二溶剂中添加非炭黑黑色颜料，搅拌均匀后分散制得非炭黑黑色颜料浆料；(3)气相白炭黑浆料的制备：将第三溶剂和气相白炭黑粉末混合后分散制得气相白炭黑浆料；(4)化学亚胺化：将所述PAA溶液、非炭黑黑色颜料浆料和气相白炭黑浆料充分搅拌混合，得到PAA复合溶液；将所述PAA复合溶液、催化剂和酸酐脱水剂混合得到混合物溶液，流延涂覆所述混合物溶液，将干燥后形成的凝胶膜在室温下拉伸，然后在张力作用下加热去除溶剂，消泡，在惰性气体保护的无氧热亚胺炉中将膜经过不同温度的干燥区连续升温干燥，经流延-双向拉伸制得黑色聚酰亚胺薄膜。优选地，步骤(1)中所述的芳香族二胺化合物为2,2’-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)、对苯二胺和4,4’-二氨基二苯基醚中的至少一种。优选地，步骤(1)中所述的芳香四羧酸二酐为3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)、均苯四甲酸二酐中的一种或者两者组合。优选地，步骤(1)所述的芳香四羧酸二酐与芳香族二胺化合物的摩尔比为1-1.01:1；制备得到的PAA溶液中PAA的含量为18-28wt％；所述反应温度为0～50℃，反应时间为2-6小时。优选地，步骤(2)所述的非炭黑黑色颜料为氧化钴、黑色氧化铁、铬铁氧化物、苯胺黑中的至少一种，粒径为0.1-10μm；所述黑色聚酰亚胺薄膜中，非炭黑黑色颜料的含量为10-30wt％。优选地，步骤(2)中所述的分散为超声分散，分散的时间为10-30分钟，分散温度为0-50℃；步骤(3)中的分散为剪切分散，所述的剪切分散的转速为2500r/min，处理时间为1-3h，分散温度为0-50℃。优选地，步骤(3)中所述的气相白炭黑粉末的中值粒径为3.2-3.5μm，密度为3-5g/cm3；所述黑色聚酰亚胺薄膜中，气相白炭黑粉末的含量为1.5wt％-10wt％。优选地，步骤(1)中所述的第一溶剂、步骤(2)中所述的第二溶剂和步骤(3)中所述的第三溶剂各自独立地为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基-2-吡咯烷酮、环丁砜、四甲基脲、二甲基砜中的至少一种。优选地，步骤(4)所述的催化剂为吡啶、α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、3,4-二甲基吡啶、3,5-二甲基吡啶、4-甲基吡啶、4-异丙基吡啶、N，N-二甲基苄胺、异喹啉、4-苄基吡啶、N，N-二甲基十二烷基胺和三乙胺中的至少一种；所述催化剂的用量相对于1摩尔所述步骤(1)中制得的PAA溶液中的PAA的量，为0.1‐0.5摩尔。优选地，步骤(4)所述的酸酐脱水剂为苯甲酸酐、醋酸酐、丙酸酐和丁酸酐中的至少一种；所述酸酐脱水剂的用量相对于1摩尔所述步骤(1)中制得的PAA溶液中的PAA的量，为0.2‐0.6摩尔。步骤(4)所述的催化剂为吡啶、α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、3,4-二甲基吡啶、3,5-二甲基吡啶、4-甲基吡啶、4-异丙基吡啶、N，N-二甲基苄胺、异喹啉、4-苄基吡啶、N，N-二甲基十二烷基胺和三乙胺中的至少两者混合而成；步骤(4)所述的酸酐脱水剂为醋酸酐、丙酸酐和丁酸酐中的至少一者与苯甲酸酐进行混合而成。优选地，步骤(4)所述的将膜经过不同温度的干燥区连续升温干燥的温度为80℃‐300℃，分为4个不同温度的干燥区连续升温干燥，第一区的温度[80℃，120℃)，第二区的温度[120℃，185℃)，第三区的温度[185℃，260℃)，第四区的温度[260℃，300℃]，每个干燥区可控设定±2，并保证热温清洁度和烘道上侧热风空气量不能少于10m3/分钟，下侧热风空气量不能少于20m3/分钟，每个温区相同长度并且总干燥时间25-60分钟。一种黑色聚酰亚胺薄膜，由聚酰亚胺、非炭黑黑色颜料和气相白炭黑组成，其中，非炭黑黑色颜料的重量含量为10-30wt％，气相白炭黑的重量含量为1.5wt％-10wt％，余量为聚酰亚胺。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术采用在聚酰亚胺树脂中添加非炭黑黑色颜料、气相白炭黑(消光剂)并通过化学亚胺化法制备得到的黑色聚酰亚胺薄膜表面黑色均匀度高，且两面光泽度一致，光泽度低，光密度值大于2.5，遮光效果好；研究开发的制备工艺操作简单，良品率高。化学亚胺化制备的黑色薄膜比热亚胺化法制备的黑色薄膜介电强度更高，物化性能好。化学亚胺化制备的黑色聚酰亚胺膜即使流延到光滑的表面上，其两面都是无光泽的(亚光效果)，有利于将任何附加层施加到黑色聚酰亚胺膜的任一侧，扩大了实用范围。热亚胺法制备的聚酰亚胺前体膜在热转化并流延到光滑的表面上时，仅空气面亚光效果较好。化学亚胺制备的薄膜比热亚胺化法制备的薄膜具有更高的绝缘强度，其介电强度＞144kv/mm。通常，介电强度随着消光剂量的增加而降低。因此，经过热亚胺化的处理，虽然可以达到低60度的光泽度，但增加消光剂的量，介电强度将降低。具体实施方式下面以实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不局限于这些实施例。一种黑色聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)聚酰胺酸(PAA)溶液的制备：在惰性氛围及一定温度下，将预定摩尔比的芳香四羧酸二酐和芳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黑色聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)聚酰胺酸(PAA)溶液的制备：在惰性氛围及一定温度下，将预定摩尔比的芳香四羧酸二酐和芳香族二胺化合物在第一溶剂中反应得到PAA溶液；(2)非炭黑黑色颜料浆料的制备：在第二溶剂中添加非炭黑黑色颜料，搅拌均匀后分散制得非炭黑黑色颜料浆料；(3)气相白炭黑浆料的制备：将第三溶剂和气相白炭黑粉末混合后分散制得气相白炭黑浆料；(4)化学亚胺化：将所述PAA溶液、非炭黑黑色颜料浆料和气相白炭黑浆料充分搅拌混合，得到PAA复合溶液；将所述PAA复合溶液、催化剂和酸酐脱水剂混合得到混合物溶液，流延涂覆所述混合物溶液，将干燥后形成的凝胶膜在室温下拉伸，然后在张力作用下加热去除溶剂，消泡，在惰性气体保护的无氧热亚胺炉中将膜经过不同温度的干燥区连续升温干燥，经流延‑双向拉伸制得黑色聚酰亚胺薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种黑色聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)聚酰胺酸(PAA)溶液的制备：在惰性氛围及一定温度下，将预定摩尔比的芳香四羧酸二酐和芳香族二胺化合物在第一溶剂中反应得到PAA溶液；(2)非炭黑黑色颜料浆料的制备：在第二溶剂中添加非炭黑黑色颜料，搅拌均匀后分散制得非炭黑黑色颜料浆料；(3)气相白炭黑浆料的制备：将第三溶剂和气相白炭黑粉末混合后分散制得气相白炭黑浆料；(4)化学亚胺化：将所述PAA溶液、非炭黑黑色颜料浆料和气相白炭黑浆料充分搅拌混合，得到PAA复合溶液；将所述PAA复合溶液、催化剂和酸酐脱水剂混合得到混合物溶液，流延涂覆所述混合物溶液，将干燥后形成的凝胶膜在室温下拉伸，然后在张力作用下加热去除溶剂，消泡，在惰性气体保护的无氧热亚胺炉中将膜经过不同温度的干燥区连续升温干燥，经流延-双向拉伸制得黑色聚酰亚胺薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的芳香族二胺化合物为2,2’-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、对苯二胺和4,4’-二氨基二苯基醚中的至少一种；和/或，步骤(1)中所述的芳香四羧酸二酐为3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐中的一种或者两者组合。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的芳香四羧酸二酐与芳香族二胺化合物的摩尔比为1-1.01:1；制备得到的PAA溶液中PAA的含量为18-28wt％；所述反应温度为0～50℃，反应时间为2-6小时。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的非炭黑黑色颜料为氧化钴、黑色氧化铁、铬铁氧化物、苯胺黑中的至少一种，粒径为0.1-10μm；所述黑色聚酰亚胺薄膜中，非炭黑黑色颜料的含量10-30wt％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的气相白炭黑粉末的中值粒径为3.2-3.5μm，密度为3-5g/cm3；所述黑色聚酰亚胺薄膜中，气相白...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘萍，张双庆，
申请(专利权)人：广东丹邦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44