含有钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜,包括聚酰亚胺聚合物和无机填料，其中，无机填料是以填料分散液的形式加入到聚酰亚胺中，填料分散液包括如下重量份数的组分：低导电炭黑1.0份，消光粉0.4～2.0份，纳米钛白粉0.1～1.2份，防沉剂0.5～3.6份，极性有机溶剂18.0～53.2份。纳米钛白粉由于Ti‑O‑Ti结构的存在，添加在聚酰亚胺中，与聚酰亚胺分子之间存在强的相互作用力，不仅具有较高的热分解温度，还抑制聚酰亚胺分子的活动力，提高刚性，使得尺寸稳定性变好。

【技术实现步骤摘要】
含有钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜及其制备方法
本专利技术属于电子薄膜绝缘材料制备
，具体涉及含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜。
技术介绍
随着市场上光电产品的快速发展，对作为光电产品覆盖膜的黑色聚酰亚胺薄膜的综合性能提出更高的要求，即要求黑色聚酰亚胺薄膜在具有良好遮光性、较高的电绝缘性和低光泽度的同时，对黑色亚光聚酰亚胺薄膜的尺寸稳定性提出了新的要求。黑色聚酰亚胺薄膜是通过添加黑色颜料制备所得，在众多黑色颜料如炭黑、石墨、植物黑、动物黑和有机黑中，纳米炭黑具有较高黑度、着色力、分散性等特性，被广泛应用在涂料、塑料中。当黑色聚酰亚胺中添加较多纳米炭黑达到遮光的效果，使得聚酰亚胺中炭黑量粒子距离较短，形成导电网络，影响其电绝缘性。业内不少研究者采用氧化钛来代替部分炭黑，利用其高遮盖力作为黑色聚酰亚胺薄膜的屏蔽剂。如斯科隆PI公司专利：CN104169330A报道，采用体积平均粒径为0.1～1μm的TiO2为屏蔽剂，其分散方法为将炭黑和TiO2分散均匀后分别供给管道混合器，TiO2添加量为基于黑色聚酰亚胺膜的总重量的0.5%～1.5%。桂林电器科学研究院有限公司专利：CN107474269A报道，黑色聚酰亚胺薄膜中含有黑色颜料、白色颜料和消光粉，其中白色颜料包含二氧化钛和/或碳酸钙，平均粒径5～60nm，白度(CIEL*)≥95，黑色颜料为炭黑，粒径与白色颜料相同，文中指出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。纳米粉体具有很强的比表面作用，极性极强，在有机体系中大都会形成无机-有机界面相，很容易使得纳米无机粉体团聚而不易被有机物完全浸润，当加入到具有一定粘度的聚酰胺酸树脂中，纳米无机粉体团聚体更加不易分散，不仅提高生产中分散工艺难度，还不能保证聚酰亚胺薄膜的力学性能，更不能提高尺寸稳定性，影响了应用效果。而大尺寸纳米粉体的比表面作用相对较少，克服了无机-有机界面相，浸润度好，具有较好的分散性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据目前黑色亚光聚酰亚胺薄膜存在的问题而提出含有纳米钛白粉的黑色聚酰亚胺薄膜及制备方法，通过在聚酰亚胺中引入较大尺寸的纳米钛白粉，由于Ti-O-Ti结构的存在，与聚酰亚胺分子之间存在强的相互作用力，不仅具有较高的热分解温度，还抑制聚酰亚胺分子的活动力，提高了聚酰亚胺的刚性，使得尺寸稳定性变好。本专利技术的目的之一就是提高填料分散性，考虑到纳米钛白粉表面性能，容易形成纳米无机粉体团聚而不易被有机物完全浸润的问题，选择的钛白粉为较大尺寸的纳米钛白粉。本专利技术的另外一个目的就是提高黑色聚酰胺酸薄膜的尺寸稳定性，大尺寸纳米钛白粉和炭黑作为一种补强材料，插入聚酰胺酸分子中，通过化学和物理作用相结合形成—O—Ti—O—Ploy—C—骨架结构，提高了聚酰亚胺薄膜的尺寸稳定性和热分解温度。本专利技术的目的是这样实现的：含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜，包括聚酰亚胺聚合物和无机填料，无机填料是通过一种稳定的填料分散液添加到聚酰胺酸树脂中，填料分散液包括如下重量份数的组分：低导电炭黑1.0份，消光粉0.4～2.0份，纳米钛白粉0.1～1.2份，防沉剂0.5～3.6份，极性有机溶剂18.0～53.2份。按照重量百分比计算，以聚酰亚胺聚合物和无机填料的总量为100%，无机填料占4.35~21.88%。所述无机填料是以填料分散液的形式添加到聚酰酸树脂中，具体是由19.5~57.4份无机填料分散液制备而成。所述无机填料分散液具体是按照如下重量克数的组分：低导电炭黑1.0份、消光粉0.4～2.0份、纳米钛白粉0.1～1.2份、防沉剂0.5～3.6份，极性有机溶剂18.0～53.2份。所述低导电炭黑为表面电阻≥108的低导电纳米炭黑，原生态粒径为10～500nm。所述消光粉为气相法和沉淀法生产的二氧化硅的任意一种，粒径为1～8μm。所述纳米钛白粉为具有强遮光性和耐候性的金红石型、锐钛矿型、混晶型中的任意一种，纳米钛白粉的粒径在60~100nm之间，所述金红石型纳米钛白粉晶体结构致密，折射率较高，遮盖能力更强，优选金红石型纳米钛白粉。将纳米钛白粉的使用量限定为0.1～1.2份，是考虑到其用量少于0.1份时其分散性难以令人满意；而其用量大于1.2份时，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。所述纳米钛白粉具有较强的消色力，如果将纳米钛白粉与炭黑混合制备成黑色浆料，可有效提高遮盖力，降低薄膜透过率。所述防沉剂为聚酰胺蜡、聚乙烯蜡中任意一种。考虑到纳米钛白粉表面性极强，选择有机物防沉剂，改善纳米钛白粉表面特性，使其与聚酰胺酸相容性更好，优选聚酰胺蜡防沉剂。所述聚酰胺蜡中含有丰富的羟基和酰胺基，能与纳米钛白粉和聚酰胺酸分子形成强烈的氢键作用，形成网络状结构，可有效改善体系粘度来达到防沉，达到均匀分散，所述聚酰胺蜡防沉剂选用司巴隆Disparlon6500聚酰胺蜡防沉剂、HSCHem3300聚酰胺蜡防沉剂、德谦.海明斯P200X聚酰胺蜡防沉剂、hx-8900防沉剂中任意一种。考虑到填料粒子在溶剂中发生聚集，本专利技术采用的剪切机配有剪切盘为不锈钢、聚四氟材质的任意一种，优选不锈钢剪切盘，所述剪切盘的边缘是锯齿状。考虑到填料的分散效率，本专利技术采用的剪切机配套的剪切盘、反应器和液面高度的单位尺寸遵循如下比例，即反应釜直径：剪切盘直径：液面高度为100:（25~75）:（50~100）。考虑到填料分散的能效比，本专利技术剪切速率以能用肉眼观测到剪切容器内由于搅拌分散液所引起的漩涡中心处的剪切盘为准，具体为500~5000转/min。考虑到填料粒子间的撞击和摩擦可以解聚填料粒子聚集体，即体系中填料含量偏低不利于发生粒子之间的摩擦和撞击而影响分散效果，填料含量偏高会影响体系的粘度，本专利技术中填料分散液中填料含量为5～12%。所述聚酰亚胺聚合物是由150份聚酰胺酸树脂制备而成，聚酰胺酸树脂固含量为10%~22%。所述聚酰胺酸树脂是由为芳香族二胺、芳香族二酐和极性有机溶剂制备而成，其中芳香族二胺为4，4’-二氨基二苯醚、3，4’-二氨基二苯醚、对苯二胺、间苯二胺、联苯二胺中的任意一种或两种混合物；芳香族二酐为均苯四甲酸二酐、3，3’，4，4’-联苯四酸二酐，3，3’，4，4’-二苯甲醚四酸二酐、3，3’，4，4’-二苯甲酮四酸二酐中的任意一种或两种以上任意比的混合物；所述极性有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和γ-丁内酯中的一种或两种以上任意比的组合。所述聚酰亚胺的合成采用行业内常规合成法，采用原位聚合、溶液缩聚、无规共聚和嵌段聚合中任意一种，所述芳香族二酐与芳香族二胺的摩尔比为0.9～1.1:1，按照质量百分比保证聚酰胺酸树脂固含量为10～22％，合成温度控制在0～40℃，待芳香族二酐加完后反应时间为3～12h，聚酰胺酸树脂粘度以旋转粘度计测控制在1000mpa·s~15万mpa·s。上述的含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜的制备方法，是由如下制备方法制备：步骤1）、制作填料分散液，填料分散液的制备方法如下：步骤1.1）、在10~40℃下，将1.0份粒径为10～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜，包括聚酰亚胺聚合物和无机填料，其特征在于：无机填料是通过一种稳定的填料分散液添加到聚酰胺酸树脂中，填料分散液包括如下重量份数的组分：低导电炭黑1.0份，消光粉0.4～2.0份，纳米钛白粉0.1～1.2份，防沉剂0.5～3.6份，极性有机溶剂18.0～53.2份。

【技术特征摘要】
1.含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜，包括聚酰亚胺聚合物和无机填料，其特征在于：无机填料是通过一种稳定的填料分散液添加到聚酰胺酸树脂中，填料分散液包括如下重量份数的组分：低导电炭黑1.0份，消光粉0.4～2.0份，纳米钛白粉0.1～1.2份，防沉剂0.5～3.6份，极性有机溶剂18.0～53.2份。2.根据权利要求1所述的含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺膜，其特征在于，按照重量百分比计算，以聚酰亚胺聚合物和无机填料的总量为100%，无机填料占4.35~21.88%。3.根据权利要求1所述的含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述低导电炭黑为表面电阻≥108的低导电纳米炭黑，原生态粒径为10～500nm。4.根据权利要求1所述的含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述消光粉为气相法和沉淀法生产的二氧化硅的任意一种，粒径为1～8μm。5.根据权利要求1所述的含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述纳米钛白粉为具有强遮光性和耐候性的金红石型、锐钛矿型、混晶型中的任意一种，优选金红石型纳米钛白粉，纳米钛白粉的粒径为60~100nm。6.根据权利要求1所述的含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述防沉剂为聚酰胺蜡和聚乙烯蜡中任意一种，优选聚酰胺蜡防沉剂，具体是聚酰胺蜡防沉剂选用司巴隆Disparlon6500聚酰胺蜡防沉剂、HSCHem3300聚酰胺蜡防沉剂、德谦.海明斯P200X聚酰胺蜡防沉剂、hx-8900防沉剂中任意一种。7.根据权利要求1所述的含有纳米钛白粉的黑色亚光聚酰亚胺薄膜，其特征在于：制备聚酰亚胺聚合物的原料包括芳香族二胺、芳香族二酐和极性有机溶剂，其中芳香族二胺为4，4’-二氨基二苯醚、3，4’-二氨基二苯醚、对苯二胺、间苯二胺、联苯二胺中的任意一种或两种混合物；芳香族二酐为均苯四甲酸二酐、3，3’，4，4’-联苯四酸二酐，3，3’，4，4’-二苯甲醚四酸二酐、3，3’，4，4’-二苯甲酮四酸二酐中的任意一种或两种以上任意比的混合物；极性有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和γ-丁内酯中的一种或两种以上任意比的组合；聚酰亚胺的合成采用行业内常规合成法，采用原位聚合、溶液缩聚、无规共聚和嵌段聚合中任意一种，所述芳香族二酐与芳香族二胺的摩尔比为0.9～1.1:1，按照质量百分比保证所合成的聚酰胺酸树脂固含量为10～22％，合成温度控制在0～40℃，待二酐加完后反应时间为3～10h，聚酰胺酸树脂粘度以旋转粘度计测控制在1000mpa...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬亚宁，蒋耿杰，黄孙息，唐必连，
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