一種彩色聚酰亞胺薄膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種彩色聚酰亞胺薄膜的制備方法。所述方法包括彩色顏料分散的步驟、聚酰亞胺單體原位聚合的步驟以及流延成膜的步驟。此方法簡單易行，可操作行強，成本低，毒性小。所制備的彩色聚酰亞胺薄膜表面平整，無明顯氣泡，絕緣性好，耐高溫，熱穩(wěn)定性高，光學(xué)特性好，力學(xué)性能優(yōu)異。可將其制成LCD彩色濾光膜、彩色絕緣薄膜、彩色耐高溫標(biāo)簽、特殊用途柔性電路板等，用于在電子產(chǎn)品、撓性印制電路板、軟塑包裝膜以及耐熱材料等領(lǐng)域。
【專利說明】一種彩色聚酰亞胺薄膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種彩色聚酰亞胺薄膜的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚酰亞胺薄膜是一種特殊的高分子材料，其具有良好的機械性能，耐高溫性能、耐 腐蝕性，較高的絕緣性能和良好的加工工藝性，可廣泛應(yīng)用于航空航天、電子產(chǎn)品、包裝材 料、通訊設(shè)施等諸多領(lǐng)域。隨著各應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，PI膜產(chǎn)品的不斷細分以及新興應(yīng)用領(lǐng) 域的發(fā)展，對PI薄膜的功能化提出了新的要求，傳統(tǒng)PI薄膜已經(jīng)滿足不了市場中多樣化的 需求。其中，彩色聚酰亞胺薄膜除具備傳統(tǒng)PI薄膜的優(yōu)點外，顏色可調(diào)，且色彩穩(wěn)定性高， 可被廣泛用于彩色耐高溫標(biāo)簽、彩色絕緣薄膜、彩色濾光膜等其它產(chǎn)品。
[0003] 目前特殊PI薄膜的應(yīng)用和研究越來越廣。CN102786704A公布了一種聚酰亞胺黑 膜的制備方法，該方法操作簡單，制得的產(chǎn)品顏色均勻，但是透光率偏高。C H Ju等使用 2, 2'-雙聯(lián)苯二胺與2, 2-雙六氟丙烷二酐反應(yīng)，并與云母等納米粒子混合制備了無色透明 的PI薄膜。CN102592749A公開了一種表面自組裝石墨烯/聚酞亞胺透明導(dǎo)電薄膜的制備 方法，所述方法利用溶液共混法，然而，其缺陷在于石墨烯與聚酰亞胺之間的界面結(jié)合力較 弱。
[0004] 本發(fā)明采用原位聚合法在預(yù)先配制的彩色顏料有機溶劑中加入聚酰亞胺合成單 體，簡單易行，可操作性強，顏料的熱穩(wěn)定性高；同時，彩色填料的加入增加了 PI薄膜的靈 活性，可配制多種顏色，拓寬了彩色PI薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 作為第一方面，本發(fā)明提供了一種彩色聚酰亞胺薄膜的制備方法，所述方法包括 如下步驟：
[0006] (1)將彩色顏料加入有機溶劑中，在獲得的溶液中依次加入彩色顏料的潤濕劑、分 散劑和流平劑，并進行超聲處理，獲得彩色顏料的分散液的步驟；
[0007] (2)在氮氣保護的條件下，向彩色顏料的分散液中加入二胺單體，強力攪拌至充分 溶解后分批加入二酐單體，冰浴下攪拌反應(yīng)后獲得彩色顏料-聚酰胺酸溶液的聚酰亞胺單 體原位聚合的步驟；以及
[0008] (3)將彩色顏料-聚酰胺酸溶液流延在預(yù)先洗凈的玻璃板上，使其平整，并在真空 條件下控溫烘干，獲得彩色聚酰亞胺薄膜的流延成膜的步驟。
[0009] 作為第二方面，本發(fā)明提供了根據(jù)本發(fā)明的方法制備的彩色聚酰亞胺薄膜，所述 薄膜耐高溫、力學(xué)性能佳、絕緣性能優(yōu)異、分散性好的彩色聚酰亞胺薄膜。所述聚酰亞胺薄 膜的厚度為30-60 μ m。
[0010] 有益效果
[0011] 本發(fā)明所述的彩色聚酰亞胺薄膜的制備方法的整體工藝可操作性強、毒性小且無 需昂貴設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的方法制備的彩色聚酰亞胺薄膜表面平整性高、基本無氣泡、缺陷 少、高溫下穩(wěn)定性高，且分散性好，顏色均勻，并具有厚度可調(diào)和顏色多樣的有益效果，可隨 需求制備不用樣式的產(chǎn)品。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為根據(jù)實施例2的方法制備的彩色聚酰亞胺表面粗糙度照片，可以看到，該彩 色聚酰亞胺產(chǎn)品表面粗糙度變化不大、表面平整度高，且無氣泡。
[0013] 圖2為根據(jù)實施例1的方法制備的彩色聚酰亞胺產(chǎn)品的SEM照片，可以看到，該彩 色酰亞胺產(chǎn)品表面平整、分散均勻、無氣泡。

【具體實施方式】
[0014] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的彩色聚酰亞胺薄膜的制備方法中，
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟（1)中的彩色顏料選自于無機顏料鈦鉻黃、鋯鐵紅、鎘紅、玫瑰 紅、鈷綠、鎘綠、橄欖綠、鈷藍、上青、孔雀藍中的一種或者多種共混。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟（1)的有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟（1)的潤濕劑為磺化油、丙二醇、大豆卵磷脂一種或多種混合。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟（1)的分散劑為水玻璃、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉一種或多種混 合。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟（1)的流平劑為丙烯酸樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂一種 或多種混合。
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟（1)中，以I. 0至10mg/ml的終濃度將彩色顏料加入有機溶劑； 以0.01 %?2% (w/v)的終濃度加入顏料的潤濕劑；以0.01 %?5% (w/v)的終濃度加入 顏料的分散劑；以〇. 〇1?〇. 2 % (w/v)的終濃度加入顏料的流平劑。
[0021] 優(yōu)選地，所述步驟（1)中，超聲處理的時間為2_15h，超聲處理的溫度為 20°C -50°C。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟（2)中的二胺單體為4, 4' -二氨基二苯醚（ODA);所述步驟（2) 中的二酐單體為3, 3'，4, 4' -二苯酮四酸二酐單體（BTDA)或均苯四甲酸二胺（PMDA)。優(yōu) 選地，以0· 01-0. 2mol/mL的終濃度加入所述二胺單體；以0· 01-0. 25mol/mL的終濃度加入 所述二酐單體。優(yōu)選地，反應(yīng)時間為l〇h。
[0023] 優(yōu)選地，所述步驟⑵中控制獲得的彩色顏料-聚酰胺酸溶液的固含量為 om
[0024] 實施例
[0025] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的方法進行進一步的解釋說明。本發(fā)明的保護范圍并不 限于這些實施例。
[0026] 實施例1
[0027] 1.彩色顏料的分散步驟
[0028] 在250mL的三口燒瓶中加入N，N-二甲基乙酰胺40ml，取0. 56g鈷綠加入溶劑，同 時加入0. Ol %由磺化油和丙二醇組成的混合潤濕劑，加入0. 1 %由水玻璃和焦磷酸鈉組成 的混合分散劑，以及0. Ol %丙烯酸樹脂，在25°c超聲10?20h，制備彩色顏料的分散液；
[0029] 2.聚酰亞胺合成單體的原位聚合
[0030] 向步驟1中加入2mol0DA，強力機械攪拌15?30min至充分溶解，然后分批加入 2. 04mol的BTDA。冰浴下攪拌，反應(yīng)8h，全程氮氣保護，得到固含量0. 5%的彩色顏料-聚 酰胺酸溶液；
[0031] 3.彩色聚酰亞胺薄膜制備
[0032] 將步驟2中得到的溶液流延在玻璃板上，用涂膜器刮平，置于真空烘箱中進行程 序控溫，60°C保持3h，100°C，200°C，300°C各1?3h，此過程可以除去大部分的有機溶劑，并 使得聚酰胺酸亞胺化完全，從而得到彩色聚酰亞胺薄膜。
[0033] 根據(jù)實施例1制備的彩色聚酰亞胺產(chǎn)品的SEM照片如圖2所示，可以看到，該彩色 酰亞胺產(chǎn)品表面平整、分散均勻、無氣泡。
[0034] 實施例2 :
[0035] 1.彩色顏料分散步驟
[0036] 在250mL的三口燒瓶中加入N，N-二甲基甲酰胺40ml，取I. 174g孔雀藍和鈷藍混 合顏料加入溶劑，同時加入〇. 1 %由磺化油和大豆卵磷脂組成的混合潤濕劑，加入〇. 02 % 由水玻璃和六偏磷酸鈉組成的混合分散劑，以及〇. 05%脲醛樹脂，在30°C超聲10?20h，制 備彩色顏料的分散液；
[0037] 2.聚酰亞胺合成單體的原位聚合
[0038] 向步驟1中加入2mol0DA，強力機械攪拌15?30min至充分溶解，然后分批加入 2. 04mol的BTDA。冰浴下攪拌，反應(yīng)8h，全程氮氣保護，得到固含量1 %的彩色顏料-聚酰 胺酸溶液；
[0039] 3.彩色聚酰亞胺薄膜制備
[0040] 將步驟2中得到的溶液流延在玻璃板上，用涂膜器刮平，置于真空烘箱中進行程 序控溫，60°C保持4h，100°C，200°C，300°C各1?3h，此過程可以除去大部分的有機溶劑，并 使得聚酰胺酸亞胺化完全，從而得到彩色聚酰亞胺薄膜。
[0041] 根據(jù)實施例2的方法制備的彩色聚酰亞胺表面粗糙度照片如圖1所示，可以看到， 該彩色聚酰亞胺產(chǎn)品表面粗糙度變化不大、表面平整度高，且無氣泡。
[0042] 實施例3 :
[0043] 1.彩色顏料分散步驟
[0044] 在250mL的三口燒瓶中加入N，N-二甲基乙酰胺50ml，取I. 87g鎘紅和鋯鐵紅混合 顏料加入溶劑，同時加入〇. 06%磺化油，加入0. 01 %焦磷酸鈉和六偏磷酸鈉混合分散劑以 及0. 05%脲醛樹脂，在35°C超聲10?30h，制備彩色顏料的分散液；
[0045] 2.聚酰亞胺合成單體的原位聚合
[0046] 向步驟1中加入2mol0DA，強力機械攪拌15?30min至充分溶解，然后分批加入 2.04111 〇1的^1^。冰浴下攪拌，反應(yīng)1011，全程氮氣保護，得到固含量1.5%的彩色顏料-聚 酰胺酸溶液；
[0047] 3.彩色聚酰亞胺薄膜制備
[0048] 將步驟2中得到的溶液流延在玻璃板上，用涂膜器刮平，置于真空烘箱中進行程 序控溫，60°C保持4h，100°C，200°C，300°C各1?3h，此過程可以除去大部分的有機溶劑，并 使得聚酰胺酸亞胺化完全，從而得到彩色聚酰亞胺薄膜。
【權(quán)利要求】
1. 一種彩色聚酰亞胺薄膜的制備方法，所述方法包括如下步驟： (1) 將彩色顏料加入有機溶劑中，在獲得的溶液中依次加入所述彩色顏料的潤濕劑、分 散劑和流平劑，并進行超聲處理，獲得彩色顏料的分散液的彩色顏料分散步驟； (2) 在氮氣保護的條件下，向彩色顏料的分散液中加入二胺單體，強力攪拌至充分溶解 后分批加入二酐單體，冰浴下攪拌反應(yīng)后獲得彩色顏料-聚酰胺酸溶液的聚酰亞胺單體原 位聚合的步驟；以及 (3) 將彩色顏料-聚酰胺酸溶液流延在預(yù)先洗凈的玻璃板上，使其平整，并在真空條件 下控溫烘干，獲得彩色聚酰亞胺薄膜的流延成膜的步驟。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1)中的彩色顏料選自于無機顏料 鈦鉻黃、鋯鐵紅、鎘紅、玫瑰紅、鈷綠、鎘綠、橄欖綠、鈷藍、上青、孔雀藍中的一種或者或上述 彩色顏料的混合。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1)的有機溶劑為N，N-二甲基甲 酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1)的潤濕劑為磺化油、丙二醇、大 豆卵磷脂一種或多種混合；其特征還在于，所述步驟（1)的分散劑為水玻璃、焦磷酸鈉、六 偏磷酸鈉一種或多種混合；其特征還在于，所述步驟（1)流平劑為丙烯酸樹脂、脲醛樹脂、 三聚氰胺甲醛樹脂一種或多種混合。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（2)中的二胺單體為4, 4' -二氨 基二苯醚。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（2)中的二酐單體為 3, 3'，4, 4' -二苯酮四酸二酐或均苯四甲酸二胺。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（2)中控制獲得的彩色顏料-聚酰 胺酸溶液的固含量為〇. 5% -5%。
8. 如權(quán)利要求1-7所述的方法，其特征在于，所述步驟（3)的在真空條件下控溫烘干 為：在真空烘箱中在601：保持2-611，隨后在1001：、2001：、3001：各保持1-511。
9. 通過如權(quán)利要求1-8所述的方法制備的彩色聚酰亞胺薄膜。
10. 如權(quán)利要求9所述的彩色聚酰亞胺薄膜，其中，所述彩色聚酰亞胺薄膜的厚度為 30-60 μ m。
【文檔編號】C08J5/18GK104211974SQ201410400122
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】李垚, 王月敏, 張盼盼, 趙九蓬, 寇玉潔 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)