一种多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜及其制备方法，该多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜包括一层由黑色聚酰胺酸膜形成的黑色聚酰亚胺层以及位于其上表面和/或下表面的由亚光聚酰胺酸膜形成的亚光聚酰亚胺层；在制备时，包括制备黑色聚酰胺酸膜的方法以及制备亚光聚酰胺酸膜的方法，前者是将黑色颜料分散液与由聚酰胺酸溶液混匀后按常规工艺制备而成；后者是将颜料分散液、消光剂分散液与聚酰胺酸溶液混合均匀，所得混合物料在黑色聚酰胺酸膜的上表面和/或下表面形成亚光聚酰胺酸膜。由本发明专利技术所述方法制得的薄膜具有更优异的光学性能、热性能和绝缘性能。

Multilayer Black Matt polyimide film and preparation method thereof

The invention discloses a multilayer Black Matt polyimide film and its preparation method, the multi-layer Black Matt polyimide film including black polyimide layer formed by black polyamic acid film and is arranged on the upper surface and / or surface formed by Matt polyamic acid film Matt polyimide layer; in preparation when including the preparation method of black polyamic acid film and preparation method of Yaguang polyamic acid film, the former is the black pigment dispersion and the polyamic acid solution after mixing according to the conventional process is prepared; the latter is the pigment dispersion, dispersion and matting agent mixture of polyamic acid solution is uniform, the the mixed material in black polyamic acid film on the surface and / or sub polyamic acid film formed on the surface of light. The films prepared by the method of the present invention have better optical properties, thermal properties and insulating properties.

【技术实现步骤摘要】
一种多层黑色亚光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，具体涉及一种多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
技术介绍
黑色亚光聚酰亚胺薄膜是一种高绝缘、高强度的绝缘薄膜，相比于普通(黄色)聚酰亚胺膜，黑色聚酰亚胺膜不透明、光透射率和反射系数低，具有良好的遮光性、导热性等，广泛应用于移动装置、电脑、汽车以及军用电子设备的覆盖膜等。目前聚酰亚胺薄膜的生产工艺是以经过缩聚反应合成的聚酰胺酸树脂溶液为原料，在流涎机上流涎得到具有自支撑性的聚酰胺酸厚膜，再经过加热拉伸、亚胺化、冷却定型处理得到聚酰亚胺薄膜。要得到兼具低光泽度、低透光性及绝缘性的聚酰亚胺薄膜，在聚酰亚胺薄膜制备过程中必须添加呈色添加剂(例如：色料、染料等)及消光剂。一般的工艺是采用有色添加剂以降低聚酰亚胺薄膜的透光度，或者添加消光剂使得聚酰亚胺薄膜表面形成凹凸微结构以降低聚酰亚胺薄膜的光泽度。如2011年申请的韩国专利技术专利KR101045823B1“黑色聚酰亚胺薄膜”公开了通过添加炭黑(体积平均粒径20nm–1μm、5.0wt％-10.0wt％)、二氧化硅(3.0wt％-10.0wt％、平均粒径0.3～10μm)制得厚度12.5μm的全光线透过率在＜0.1％、光泽度＜40.0％、体积电阻率＞1015Ω·cm及绝缘强度＞40kV/mm的黑色亚光聚酰亚胺薄膜。2012年申请的中国专利技术专利CN104169330B“黑色聚酰亚胺膜”公开了由炭黑颜料(3.0wt％-7.5wt％、70nm–150nm一次粒径)、二氧化钛屏蔽剂(0.5wt％-1.5wt％、体积平均直径0.2μm-0.6μm)、聚酰亚胺树脂制备的光透射率≤1.0％、光泽度≤60％的黑色聚酰亚胺薄膜等。但现有技术中均是以选取黑色颜料-碳黑降低薄膜透光率、选取无机填料-消光剂降低薄膜光泽度为目的，所制造薄膜存在黑度不够、遮蔽效果有限且颜色均一性较差等不足。由于无机粒子具有较高的介电常数，这将提高所得聚酰亚胺薄膜的介电常数，降低其电绝缘性。而现有双层或多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜则多是通过在聚酰亚胺基膜的单面或双面上涂覆一层含有黑色颜料和消光作用的聚酰亚胺膜制备而成。虽然此种方法能较好地使聚酰亚胺薄膜呈现所希望的黑色及亚光效果并且可以保证聚酰亚胺膜一定的机械性能，但是额外涂布的黑色亚光树脂通常会增加制造工序和成本，并对聚酰亚胺薄膜性质造成不利的影响；此外，还会因树脂涂布层耐热性较差导致聚酰亚胺膜暴露于热逆境时易发生性能劣化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜及其制备方法。采用本专利技术所述方法制得的多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜在保持薄膜原有机械性能的前提下有效提升其光学性能、热学性能和绝缘性能。本专利技术所述的多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜的制备方法，该多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜包括一层由黑色聚酰胺酸膜形成的黑色聚酰亚胺层以及位于其上表面和/或下表面的由亚光聚酰胺酸膜形成的亚光聚酰亚胺层；在制备时，包括制备黑色聚酰胺酸膜的方法以及制备亚光聚酰胺酸膜的方法，其中：制备黑色聚酰胺酸膜的方法包括：取黑色颜料分散于极性非质子溶剂中得到黑色颜料分散液，将所得黑色颜料分散液与由芳香族二胺和二酐在极性非质子溶剂中缩聚反应得到的聚酰胺酸溶液混合均匀，之后按现有常规工艺制备成黑色聚酰胺酸膜；制备亚光聚酰胺酸膜的方法包括以下步骤：1)制备聚酰胺酸溶液；2)取颜料分散于极性非质子溶剂中得到颜料分散液，所述的颜料包括黑色颜料和白色颜料，其中白色颜料为二氧化钛和/或碳酸钙，所述的二氧化钛和/或碳酸钙满足以下条件：平均粒径5～60nm，白度≥95，吸油量≤22g/100g，比表面积50～400m2/g，密度≤0.8g/cm2；所述白色颜料的用量为其所在层聚酰亚胺重量的2wt％～12wt％，其与黑色颜料的重量配比为10～1.2：1；所述黑色颜料的平均粒径与白色颜料的平均粒径相同；3)取消光剂分散于极性非质子溶剂中得到消光剂分散液；4)将颜料分散液、消光剂分散液与聚酰胺酸溶液混合均匀，所得混合物料于黑色聚酰胺酸膜的上表面和/或下表面按现有常规工艺形成亚光聚酰胺酸膜。申请人在试验、研究分析中发现，以白色颜料为主色料，通过与黑色颜料进行选择性调配可以有效提高黑色亚光聚酰亚胺薄膜的光学、热学及绝缘等特性，将白色颜料的使用量限定为其所在层聚酰亚胺重量的2.0wt％至12.0wt％，是考虑到其用量少于其所在层聚酰亚胺重量的2.0wt％时黑度难以令人满意；而其用量大于其所在层聚酰亚胺重量的12.0wt％时，则所得薄膜的机械性能、绝缘性能等会劣化，且在聚酰胺酸树脂中易发生分散不均匀(沉降和团聚)，薄膜性能一致性差，还会增加薄膜的生产成本。另一方面，白色颜料(二氧化钛及碳酸钙)的选择不仅会影响其本身、黑色颜料及消光剂在体系内的分散均匀性，还会影响所得聚酰亚胺薄膜的光学特性、热学性能和绝缘性能，在白色颜料和黑色颜料具有同样粒径的情况下可以有效提高各种固体填料在树脂中的分散性。进一步地，当白色填料为二氧化钛和碳酸钙组合，且二氧化钛和碳酸钙的重量配比为1：1～0.2时，不仅可使所得聚酰亚胺薄膜具有优异的热学性能和绝缘性能，还能在无需添加分散剂或偶联剂的条件下即可实现白色颜料、黑色颜料及消光剂在体系内均匀分散。在本专利技术所述技术方案中，在制备黑色聚酰胺酸膜的方法，所涉及的黑色颜料的选择和用量均与现有技术相同，具体的选择可以是选自绝缘性炭黑、铜铬氧化物和氧化铁中的一种或两种以上的组合，优选为绝缘性炭黑(可以是具有O.001μm～2μm平均粒径的绝缘性炭黑，优选具有O.01μm～1μm平均粒径的绝缘性炭黑，更优选具有0.08μm～0.8μm平均粒径的绝缘性炭黑)；其用量可以是其所在层中聚酰亚胺重量的5wt～25wt％，优选为8wt％～16wt％。在本专利技术所述技术方案中，在制备亚光聚酰胺酸膜的方法，所涉及的黑色颜料的选择与现有技术相同，具体的选择可以是选自绝缘性炭黑、铜铬氧化物和氧化铁中的一种或两种以上的组合，优选为绝缘性炭黑(可以是具有O.001μm～2μm平均粒径的绝缘性炭黑，优选具有O.01μm～1μm平均粒径的绝缘性炭黑，更优选具有0.08μm～0.8μm平均粒径的绝缘性炭黑)。本专利技术所述技术方案中，所涉及的芳香族二胺、二酐以及极性非质子溶剂的选择及用量均与现有技术相同，具体的：芳香族二胺可以是对苯二胺、4,4’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚和4,4’-二氨基二苯基甲烷等中的任意一种或两种以上的组合；当芳香族二胺的选择为上述两种以上的组合时，它们之间的配比可以为任意配比。所述的二酐具体可以是均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯酮四甲酸二酐和六氟异丙叉二苯四甲酸二酐中的任意一种或两种以上的组合；当二酐单体的选择为上述两种以上的组合时，它们之间的配比可以为任意配比。所述的极性非质子溶剂可以是N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的任意一种或两种以上的组合；所述的极性非质子溶剂的用量具体可以是当芳香族二胺、二酐单体和极性非质子溶剂形成聚酰胺酸溶液时，该聚酰胺酸溶液中的固含量控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于：该多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜包括一层由黑色聚酰胺酸膜形成的黑色聚酰亚胺层(2)以及位于其上表面和/或下表面的由亚光聚酰胺酸膜形成的亚光聚酰亚胺层(1)；在制备时，包括制备黑色聚酰胺酸膜的方法以及制备亚光聚酰胺酸膜的方法，其中：制备黑色聚酰胺酸膜的方法包括：取黑色颜料(3)分散于极性非质子溶剂中得到黑色颜料分散液，将所得黑色颜料分散液与由芳香族二胺和二酐在极性非质子溶剂中缩聚反应得到的聚酰胺酸溶液混合均匀，之后按现有常规工艺制备成黑色聚酰胺酸膜；制备亚光聚酰胺酸膜的方法包括以下步骤：1)制备聚酰胺酸溶液；2)取颜料分散于极性非质子溶剂中得到颜料分散液，所述的颜料包括黑色颜料(3)和白色颜料(4)，其中白色颜料(4)为二氧化钛和/或碳酸钙，所述的二氧化钛和/或碳酸钙满足以下条件：平均粒径5～60nm，白度≥95，吸油量≤22g/100g，比表面积50～400m

【技术特征摘要】
1.一种多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于：该多层黑色亚光聚酰亚胺薄膜包括一层由黑色聚酰胺酸膜形成的黑色聚酰亚胺层(2)以及位于其上表面和/或下表面的由亚光聚酰胺酸膜形成的亚光聚酰亚胺层(1)；在制备时，包括制备黑色聚酰胺酸膜的方法以及制备亚光聚酰胺酸膜的方法，其中：制备黑色聚酰胺酸膜的方法包括：取黑色颜料(3)分散于极性非质子溶剂中得到黑色颜料分散液，将所得黑色颜料分散液与由芳香族二胺和二酐在极性非质子溶剂中缩聚反应得到的聚酰胺酸溶液混合均匀，之后按现有常规工艺制备成黑色聚酰胺酸膜；制备亚光聚酰胺酸膜的方法包括以下步骤：1)制备聚酰胺酸溶液；2)取颜料分散于极性非质子溶剂中得到颜料分散液，所述的颜料包括黑色颜料(3)和白色颜料(4)，其中白色颜料(4)为二氧化钛和/或碳酸钙，所述的二氧化钛和/或碳酸钙满足以下条件：平均粒径5～60nm，白度≥95，吸油量≤22g/100g，比表面积50～400m2/g，密度≤0.8g/cm2；所述白色颜料(4)的用量为其所在层聚酰亚胺重量的2wt％～12wt％，其与黑色颜料(3)的重量配比为10～1.2：1；所述黑色颜料(3)的平均粒径与白色颜料(4)的平均粒径相同；3)取消光剂分散于极性非质子溶剂中得到消光剂分散液；4)将颜料分散液、消光剂分散液与聚酰胺酸溶液混合均匀，所得混合物料于黑色聚酰胺酸膜的上表面和/或下表面按现有常规工艺形成亚光聚酰胺酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：任小龙，韩艳霞，周福龙，
申请(专利权)人：桂林电器科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45