一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明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工 〇
【背景技术】
[0002] 黑色聚酰亚胺薄膜（聚酰亚胺，简称PI)是一种高绝缘、高强度的绝缘薄膜，相比 于普通PI膜，黑色PI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 泛用于移动装置、电脑、汽车以及军用电子设备等。
[0003]目前，有关黑色PI膜的主要生产技术分为两类：一类是在PI树脂中添加黑色颜料 填料，然后经过化学亚胺化或是热亚胺化，合成具有低透光率的PI膜，这种方法易操作，并 且效果明显，但是由于大量填料的加入，极大地降低了PI膜的力学性能；一类是在PI基膜 的单面或双面上涂覆一层含有黑色颜料的PI膜。这种方法能较好地保留了PI膜优良的力 学性能，但是成膜设备复杂，工艺要求较高，推广难度大。
[0004] 现有技术制备黑色聚酰亚胺薄膜时，需要加入黑料，如果黑料与的分散性差或其 与树脂基体的界面结合性差，会导致薄膜的拉伸强度大幅度降低。而从公开的文献看，现仅 有使用硅烷偶联剂对碳黑进行表面改性的文献，而硅烷偶联剂对碳黑的表面改性效果不太 理想。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备工艺。采用经烘焙工艺处 理的超分散剂对碳黑颜料表面实施改性后制得黑色聚酰亚胺薄膜，通过烘焙预处理工艺改 善了碳黑在聚酰胺酸体系中分散均匀性或其与树脂基体界面结合力，进一步提高了黑色聚 酰亚胺薄膜的拉伸强度、伸长率等力学性能。
[0006] 为达到本发明的目的，本发明提供一种黑色聚酰亚胺薄膜的制备工艺，包括如下 步骤：
[0007] 1)黑色浆料配制：将表面处理剂与碳黑、无水乙醇和去离子水混合、搅拌、烘焙处 理得到表面改性后的碳黑，然后将表面改性后的碳黑与二甲基乙酰胺制得黑色浆料；
[0008] 2)黑色聚酰胺酸树脂制备：
[0009] 将步骤1)制备的黑色浆料加入到聚酰胺酸树脂溶液中，搅拌并加热制得黑色聚 酰胺酸树脂；
[0010] 3)黑色聚酰亚胺薄膜制备：
[0011] 将步骤2)得到的黑色聚酰胺酸树脂经消泡后，流涎、拉伸、高温亚胺化制得黑色 聚酰亚胺薄膜。
[0012] 本发明步骤1)所述的表面处理剂是指溶化剂链为羟链、锚固基团为-C00H 或-S03-或聚醚的超分散剂，优选锚固基团为-C00H的超分散剂；
[0013] 所述表面处理剂与碳黑、无水乙醇和去离子水混合、搅拌、烘焙处理，是指表面处 理剂与碳黑、无水乙醇和去离子水以1-5:95-100:700:200重量比混合、搅拌、烘焙处理，所 述烘焙，优选温度40-80°C、时间12-24h;
[0014] 所述的将表面改性后的碳黑与二甲基乙酰胺制得黑色浆料，采用现有技术。
[0015] 步骤2)所述的聚酰胺酸树脂溶液采用现有技术制备；
[0016] 所述的搅拌并加热制得黑色聚酰胺酸树脂采用现有技术制备，其中加热温度优选 60-120°C，更优选 80-100°C、时间 30-120min;搅拌优选转速 2000r/min、时间l-2h。
[0017] 步骤3)所述的黑色聚酰胺酸树脂经消泡后，流涎、拉伸、高温亚胺化制得黑色聚 酰亚胺薄膜，采用现有技术。
[0018] 本发明所述的制备方法也适用于制备黑色亚光聚酰亚胺薄膜。
[0019] 本发明还涉及采用上述制备工艺得到的黑色聚酰亚胺薄膜。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0021] 1、本发明通过对碳黑颜料进行表面改性，提高了碳黑在PAA溶液中的分散均匀性 及碳黑与PAA树脂基体的界面结合力。
[0022] 2、采用本发明的方法，黑色聚酰亚胺膜中的锚固基团紧固在碳黑表面，羟链在温 度低于80°C无变化，自身带有空间屏障作用，可使碳黑均匀分散。当温度高于80°C时，羟链 溶化转换成离子偶联剂提高了碳黑与树脂基体的相容性。
[0023] 3、采用改性碳黑颜料制备的黑色聚酰亚胺薄膜其拉伸强度提高了约40%，伸长率 提高了约30 %，可见光透过率降低了约40 %。
【具体实施方式】
[0024] 下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
[0025] 实施例1 :
[0026] 1)碳黑表面改性：在烧杯中加入317g碳黑，9. 8g锚固基团为-C00H的超分散剂， 2291g无水乙醇，655g去离子水，在2000rpm/min转速条件下搅拌2h，搅拌结束放入烘箱， 60°C下烘焙20h，得到表面改性过的碳黑；
[0027] 2)黑色浆料制备：烧杯中加入1881g二甲基乙酰胺和步骤1)制备的碳黑，高速分 散lh，得到黑色浆料；
[0028] 3)黑色亚光聚酰亚胺薄膜的制备：室温下，将1777g0DA溶解于12252g二甲基乙 酰胺中，溶解完全后加入1800gPMDA，开启冷却水，反应0. 5h;调酐至粘度常温下8-10万 cp。加入步骤2)制备的黑色浆料，反应0.5h。关闭冷却水，开启加热系统，树脂体系温度达 到80°C时恒温搅拌0. 5h;关闭加热系统，开启冷却水，加入脱模剂，反应3h;消泡，经流涎成 膜，双向拉伸制得黑色聚酰亚胺薄膜。
[0029] 实施例2 :
[0030] 1)碳黑表面改性：在烧杯中加入317g碳黑，9. 8g锚固基团为-S03-的超分散剂， 2291g无水乙醇，655g去离子水，在2000rpm/min转速条件下搅拌2h，搅拌结束放入烘箱， 120°C下烘焙20h，得到表面改性过的碳黑；
[0031] 2)黑色浆料制备：烧杯中加入1881g二甲基乙酰胺和步骤1)制备的碳黑，高速分 散lh，得到黑色浆料；
[0032] 3)黑色亚光聚酰亚胺薄膜的制备：室温下，将1777g0DA溶解于12252g二甲基乙 酰胺中，溶解完全后加入1800gPMDA，开启冷却水，反应0. 5h;调酐至粘度常温下8-10万cp。加入步骤2)制备的黑色浆料，反应0. 5h。关闭冷却水，开启加热系统，温度达到100°C 时恒温搅拌0. 5h;关闭加热系统，开启冷却水，加入脱模剂，反应3h;消泡，经流涎成膜，双 向拉伸制得黑色亚光聚酰亚胺薄膜。
[0033] 实施例3 :
[0034] 1)碳黑表面改性：在烧杯中加入317g碳黑，9. 8g锚固基团为聚醚的超分散剂， 2291g无水乙醇，655g去离子水，在2000rpm/min转速条件下搅拌2h，搅拌结束放入烘箱， 80°C下烘焙24h，得到表面改性过的碳黑；
[0035] 2)黑色浆料制备：烧杯中加入1881g二甲基乙酰胺和步骤1)制备的碳黑，高速分 散lh，得到黑色浆料；
[0036] 3)黑色亚光聚酰亚胺薄膜的制备：室温下，将1777g0DA溶解于12252g二甲基乙 酰胺中，溶解完全后加入1800gPMDA，开启冷却水，反应0. 5h;调酐至粘度常温下8-10万 cp。加入步骤2)制备的黑色浆料，反应0. 5h。关闭冷却水，开启加热系统，温度达到120°C 时恒温搅拌0. 5h;关闭油升温，开启冷却水，加入脱模剂，反应3h;消泡，经流涎成膜，双向 拉伸制得黑色亚光聚酰亚胺薄膜。
[0037] 实施例4:
[0038] 与实施例1不同处在于：碳黑表面改性时，加入的超分散剂为3. 17g，100°C下烘焙 12h〇
[0039] 实施例5:
[0040] 与实施例1不同处在于：碳黑表面改性时，加入的超分散剂为3. 34g。
[0041] 实施例6:
[0042] 与实施例1不同处在于：碳黑表面改性时，加入的超分散剂为16. 69g。
[0043] 实施例7:
[0044] 与实施例1不同处在于：碳黑表面改性时，加入的超分散剂为15. 85g。
[0045] 实施例8:
[0046] 与实施例1不同处在于：制备黑色浆料时，烧杯中加入的二甲基乙酰胺和步骤1) 制备的碳黑分别为1881g和119g。
[0047] 实施例9:
[0048] 与实施例1不同处在于：制备黑色浆料时，烧杯中加入的二甲基乙酰胺和步骤1) 制备的碳黑分别为1375g和625g。
[0049] 对比例：
[0050] 1)黑色浆料制备：烧杯中加入1683g二甲基乙酰胺和317g碳黑，高速分散lh，得 到黑色浆料；
[0051] 2)黑色亚光聚酰亚胺薄膜的制备：室温下，将1777g0DA溶解于12252g二甲基乙 酰胺中，溶解完全后加入1800gPMDA，开启冷却水，反应0. 5h;调酐至粘度常温下8-10万 cp。加入步骤2)制备的黑色浆料，反应0.5h。关闭冷却水，开启加热系统，温度达到80°C 时恒温搅拌0. 5h;关闭加热系统，开启冷却水，加入脱模剂，反应3h;消泡，经流涎成膜，双 向拉伸制得黑色亚光聚酰亚胺薄膜。
[0052] 测试结果：
【主权项】
1. 一种黑色聚酰亚胺薄膜制备工艺，其特征在于，包括如下步骤： 1) 黑色浆料配制：将表面处理剂与碳黑、无水乙醇和去离子水混合、搅拌、烘焙处理得 到表面改性后的碳黑，然后将表面改性后的碳黑与二甲基乙酰胺制得黑色浆料； 2) 黑色聚酰胺酸树脂制备： 将步骤1)制备的黑色浆料加入到聚酰胺酸树脂溶液中，搅拌并加热制得黑色聚酰胺 酉支树脂； 3) 黑色聚酰亚胺薄膜制备： 将步骤2)得到的黑色聚酰胺酸树脂经消泡后，流涎、拉伸、高温亚胺化制得黑色聚酰 亚胺薄膜。2. 根据权利要求1所述的一种黑色聚酰亚胺薄膜制备工艺，其特征在于：步骤1)所述 的表面处理剂是指溶化剂链为羟链、锚固基团为-COOH或-S03-或聚醚的超分散剂。3. 根据权利要求1所述的一种黑色聚酰亚胺薄膜制备工艺，其特征在于：步骤1)所述 的表面处理剂与碳黑、无水乙醇和去离子水混合、搅拌、烘焙处理，是指表面处理剂与碳黑、 无水乙醇和去离子水以1-5:95-100:700:200重量比混合、搅拌、烘焙处理。4. 根据权利要求1所述的一种黑色聚酰亚胺薄膜制备工艺，其特征在于：步骤1)所述 的烘焙，温度为40-80°C、时间12-24h。5. 根据权利要求1所述的一种黑色聚酰亚胺薄膜制备工艺，其特征在于：步骤2)所述 的搅拌并加热，加热温度为60-120°C、时间30-120min。6. 根据权利要求1所述的一种黑色聚酰亚胺薄膜制备工艺，其特征在于：步骤2)所述 的搅拌并加热，加热温度为80-100°C。7. 权利要求1-6任一所述的制备工艺得到的黑色聚酰亚胺薄膜。
【专利摘要】本发明公开了一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备工艺，包括如下步骤：1)黑色浆料配制：将表面处理剂与碳黑、无水乙醇和去离子水混合、搅拌、烘焙处理得到表面改性后的碳黑，然后将表面改性后的碳黑与二甲基乙酰胺制得黑色浆料；2)黑色聚酰胺酸树脂制备：将步骤1)制备的黑色浆料加入到聚酰胺酸树脂溶液中，搅拌并加热制得黑色聚酰胺酸树脂；3)黑色聚酰亚胺薄膜制备：将步骤2)得到的黑色聚酰胺酸树脂经消泡后，流涎、拉伸、高温亚胺化制得黑色聚酰亚胺薄膜。采用改性碳黑颜料制备的黑色聚酰亚胺薄膜其拉伸强度提高了40％，伸长率提高了30％，可见光透过率降低了40％。
【IPC分类】C08K9/04, C08K3/04, C08J5/18, C08L79/08
【公开号】CN105418948
【申请号】CN201511009586
【发明人】蒋耿杰, 任小龙, 韩艳霞, 黄孙息
【申请人】桂林电器科学研究院有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月29日