一种改善表面质量的涂覆型聚酰亚胺?氟46薄膜及其制备方法
【专利摘要】一种改善表面质量的涂覆型聚酰亚胺?氟46薄膜，包括聚酰亚胺薄膜基体和基体表面的涂覆层，该涂覆层是通过在基体的单面或双面涂覆添加有表面活性剂的聚全氟乙丙烯浓缩分散液后再经干燥、烧结制备得到；该表面活性剂易溶于聚全氟乙丙烯浓缩分散液；其制备方法包括：将表面活性剂添加到装有聚全氟乙丙烯浓缩分散液的上胶机胶槽内，搅拌混均，静置；启动上胶机将聚酰亚胺薄膜基体通过前述聚全氟乙丙烯浓缩分散液中进行涂覆，再依次干燥，烧结，最后通过收卷装置进行收卷，即得涂覆型聚酰亚胺?氟46薄膜。本发明的产品表观质量良好，基本无胶痕、细纹、胶粒等缺陷，且生产成本低，生产效率明显提高。
【专利说明】
一种改善表面质量的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜及其制备 方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种涂覆型聚酰亚胺薄膜，尤其涉及一种可改善表面质量的聚酰亚 胺-氟46薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚酰亚胺薄膜是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，具有优异的机械性能、耐 高低温性能和耐辐射性能，并且其电阻率高、介电常数低，因而作为保护覆盖膜和基材已广 泛应用于航空航天、微电子行业等领域。
[0003] 聚合物的体相特征如机械性能、耐温性能和电气性能是决定其使用性能和用途的 重要因素，在许多应用中聚合物表面直接与环境接触，故其表面特性也有重要作用，因此聚 合物系统的总体性能与其表面或界面特性有密切关系。然而聚酰亚胺薄膜表面光滑、化学 表面能较低、与基材界面的粘结性能相对较差，无法自身熔融及与其它材料粘结使其在绝 缘结构材料方面的应用受到很大的限制。
[0004] 为了拓展聚酰亚胺薄膜在绝缘材料行业中的应用，通常在聚酰亚胺薄膜表面涂覆 一定厚度的聚全氟乙丙烯(氟46)浓缩分散液，所谓的聚全氟乙丙烯(氟46)浓缩分散液是指 在以非离子表面活性剂作为稳定剂的水相分散液中，由聚四氟乙烯与聚六氟丙烯共聚得到 的聚合物，它具有优良的加工性能、电气绝缘性能以及高温固化粘结性能。涂覆型聚酰亚 胺-氟46薄膜，是由聚酰亚胺薄膜单面或双面涂覆聚全氟乙丙烯(氟46)浓缩分散液，经高温 烧结而成。它综合了聚酰亚胺薄膜及氟塑料的特点：耐高温和低温，可在-80°C~260°C温度 范围内长期使用；电气绝缘性能好，绝缘耐热等级为Η级;在高温下可自熔粘封，广泛适用于 电磁线及电缆绕包绝缘。
[0005] 涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜在涂覆层干燥过程中，随着氟46涂层溶剂的挥发，在涂 覆层表面与内部之间产生温度、密度和表面张力差，这些差异会使涂覆层内部产生湍流运 动，进而导致涂层表面产生桔皮及胶痕，同时垂直涂覆时还会产生细小的丝纹等流平缺陷。 涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜如果出现流平缺陷，不仅影响外观，同时还会造成产品涂覆层的 不连续、厚度偏差大、电磁线烧结时复合薄膜附着性能不一致，进而影响电磁线产品的密封 效果及电气绝缘性能，降低电机的使用寿命。
[0006] CN1746248A号中国专利文献公开了一种聚酰亚胺-氟46胶带的制备方法及设备， 采用刮刀来实现涂覆的均匀性，但是采用物理方式来改善涂层的均匀性受限于刀具的精度 等多方面因素影响，不能够明显改善涂覆的表面质量，不能从本质上解决上文中提到的问 题，并且随着生产的进行涂覆层会累积出大量的胶粒，影响涂覆型产品的使用。
[0007] 因此，为了获得复合薄膜的最佳工作特性，必须使复合薄膜具有良好的体相及表 面综合特性。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是要克服现有技术中涂覆层氟46的不连续、厚度偏差大等缺陷，提 供一种表面质量改善的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜及其制备方法。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种改善表面质量的涂覆型聚 酰亚胺-氟46薄膜，包括聚酰亚胺薄膜基体和基体表面的涂覆层，所述涂覆层是通过在基体 的单面或双面涂覆添加有表面活性剂的聚全氟乙丙烯浓缩分散液后再经干燥、烧结制备得 到;所述表面活性剂易溶于聚全氟乙丙烯浓缩分散液。
[0010]上述的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜中，优选的，所述表面活性剂为有机硅氧烷流平 剂或改性的有机硅氧烷活性剂。更优选的，所述有机硅氧烷流平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚 甲基苯基硅氧烷中的至少一种，所述改性的有机硅氧烷活性剂选自烷基改性有机硅氧烷、 聚醚改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷中的至少一种。
[0011]经过我们反复的实验研究发现，我们优选的表面活性剂具有较低的表面能，且这 些优选表面活性剂的表面张力还会低于本发明中特定的聚全氟乙丙烯浓缩分散液体系，此 时，我们又进一步发现这些优选的表面活性剂与聚全氟乙丙烯浓缩分散液体系有限不相 容，这进一步导致在后续聚全氟乙丙烯浓缩分散液涂覆层干燥的过程中，表面活性剂中的 硅氧烷共聚物会迀移至涂覆层与空气间的界面，提高浓缩分散液的流平性能，进而起到了 明显改善涂覆层表面质量的显著技术效果。
[0012] 上述的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜中，优选的，所述聚全氟乙丙烯浓缩分散液的质 量分数为40%~50%，所述表面活性剂在聚全氟乙丙烯浓缩分散液中的添加量为0.05wt% ~0.5wt% 〇
[0013] 上述的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜中，优选的，所述涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的 厚度偏差为±lMl。
[0014] 作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的制 备方法，包括以下步骤:将表面活性剂添加到装有聚全氟乙丙烯浓缩分散液的上胶机胶槽 内，搅拌直至混合均匀，然后静置；启动上胶机，将聚酰亚胺薄膜基体通过混匀后的聚全氟 乙丙烯浓缩分散液中进行涂覆，涂覆完成后的聚酰亚胺薄膜经上胶机烘道进行干燥，再进 行烧结，最后通过收卷装置进行收卷，即得所述的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜。
[0015] 上述的制备方法中，优选的，所述搅拌时间为10~30分钟，静置时间为10~30分 钟。
[0016] 上述的制备方法中，优选的，所述聚酰亚胺薄膜基体是以1.5~2.5米/分钟的速度 通过混匀后的聚全氟乙丙烯浓缩分散液中进行涂覆。该优选方案通过添加表面活性剂使得 在较高的涂覆速度下，上述制备方法制备得到的聚酰亚胺-氟46薄膜仍能够获得良好的涂 覆质量，设备的涂覆效率可以提高2~3倍。
[0017] 上述的制备方法中，优选的，所述干燥的温度为230°C~270°C，干燥时间为2~6分 钟;所述烧结的温度为310 °C~350 °C，烧结时间为2~4分钟。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0019] (1)本发明通过向聚全氟乙丙烯浓缩分散液中添加表面活性剂，使得制备出的涂 覆型聚酰亚胺-氟46薄膜表观质量良好，无任何的胶痕、细纹、胶粒等缺陷;且得到的薄膜涂 覆层厚度均一，厚度偏差最优时可由±3μηι减小到±1μηι。
[0020] (2)本发明优选的有机硅氧烷类表面活性剂的主链的表面能低，与基体乳液的热 力学相容性差，在聚全氟乙丙烯浓缩分散液涂覆层干燥的过程中，硅氧烷共聚物会迀移至 涂覆层与空气间的界面，以提高聚全氟乙丙烯浓缩分散液的流平性能，从而改善涂覆层表 面质量。
[0021] (3)本发明的制备方法操作简单，仅需在乳液配制时添加很少量的表面活性剂即 可，优选方案中的添加量仅为乳液重量的〇. 〇5wt%~0.5wt%，添加量极少，不影响分散液 及薄膜的整体性能。
[0022] (4)本发明制备方法可使聚酰亚胺薄膜涂覆速度由0.8米/分最高提高到2.5米/ 分，产能可提高近212%，从而极大地提高了生产效率，降低了生产成本。
【具体实施方式】
[0023]为了便于理解本发明，下文将结合具体的实施例对本发明作更全面、细致地描述， 但本发明的保护范围并不限于以下的实施例。
[0024] 实施例1:
[0025] 一种本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，包括聚酰亚胺薄膜基体和基体表面 的涂覆层，涂覆层是通过在基体上单面涂覆添加有聚醚改性有机硅氧烷活性剂的聚全氟乙 丙烯浓缩分散液后再经干燥、烧结制备得到，得到的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的厚度偏差 为 ±1μηι〇
[0026]本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的制备方法如下:将10g聚醚改性有机硅氧 烷活性剂(优选Silok2243斯洛柯化学有限公司，下同，但不限于此)添加到装有20Kg聚全氟 乙丙烯浓缩分散液(质量分数为50%)的上胶机胶槽内，搅拌10分钟混合均匀，然后静置10 分钟；启动上胶机，设置上胶机速度为0.8米/分，将聚酰亚胺薄膜基体通过混匀后的聚全氟 乙丙烯浓缩分散液中进行单面涂覆，涂覆完成后的聚酰亚胺薄膜经上胶机烘道在230°C下 干燥6分钟，再在310°C下烧结4分钟，最后通过收卷装置进行收卷，即得本发明的涂覆型聚 酰亚胺-氟46薄膜。
[0027] 实施例2
[0028] 一种本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，包括聚酰亚胺薄膜基体和基体表面 的涂覆层，涂覆层是通过在基体上单面涂覆添加有聚二甲基硅氧烷活性剂的聚全氟乙丙烯 浓缩分散液后再经干燥、烧结制备得到，得到的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的厚度偏差为土 Ιμπ?ο
[0029] 本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的制备方法如下：将20g聚二甲基硅氧烷活 性剂添加到装有20Kg聚全氟乙丙烯浓缩分散液(质量分数为50%)的上胶机胶槽内，搅拌15 分钟混合均匀，然后静置10分钟；启动上胶机，设置上胶机速度为1.5米/分，将聚酰亚胺薄 膜基体通过混匀后的聚全氟乙丙烯浓缩分散液中进行单面涂覆，涂覆完成后的聚酰亚胺薄 膜经上胶机烘道在245°C下干燥6分钟，再在330°C下烧结2分钟，最后通过收卷装置进行收 卷，即得本发明的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜。
[0030] 实施例3
[0031] 一种本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，包括聚酰亚胺薄膜基体和基体表面 的涂覆层，涂覆层是通过在基体上单面涂覆添加聚甲基苯基硅氧烷活性剂的聚全氟乙丙烯 浓缩分散液后再经干燥、烧结制备得到，得到的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的厚度偏差为土 Ιμπ?ο
[0032] 本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的制备方法如下：将100g聚甲基苯基硅氧 烷活性剂添加到装有20Kg聚全氟乙丙烯浓缩分散液(质量分数为50% )的上胶机胶槽内，搅 拌30分钟混合均匀，然后静置30分钟；启动上胶机，设置上胶机速度为2米/分，将聚酰亚胺 薄膜基体通过混匀后的聚全氟乙丙烯浓缩分散液中进行单面涂覆，涂覆完成后的聚酰亚胺 薄膜经上胶机烘道在260°C下干燥2.5分钟，再在340°C下烧结1.5分钟，最后通过收卷装置 进行收卷，即得本发明的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜。
[0033] 实施例4
[0034] 一种本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，包括聚酰亚胺薄膜基体和基体表面 的涂覆层，涂覆层是通过在基体上单面涂覆添加有烷基改性有机硅氧烷活性剂的聚全氟乙 丙烯浓缩分散液后再经干燥、烧结制备得到，得到的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的厚度偏差 为 ±1μηι〇
[0035] 本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的制备方法如下：将100g烷基改性有机硅 氧烷活性剂添加到装有20Kg聚全氟乙丙烯浓缩分散液(质量分数为50%)的上胶机胶槽内， 搅拌30分钟混合均匀，然后静置30分钟；启动上胶机，设置上胶机速度为2.5米/分，将聚酰 亚胺薄膜基体通过混匀后的聚全氟乙丙烯浓缩分散液中进行单面涂覆，涂覆完成后的聚酰 亚胺薄膜经上胶机烘道在270°C下干燥2分钟，再在350°C下烧结1.2分钟，最后通过收卷装 置进行收卷，即得本发明的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜。
[0036] 实施例5
[0037] 一种本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，包括聚酰亚胺薄膜基体和基体表面 的涂覆层，涂覆层是通过在基体上双面涂覆添加有聚酯改性有机硅氧烷活性剂的聚全氟乙 丙烯浓缩分散液后再经干燥、烧结制备得到，得到的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的厚度偏差 为 ±1μηι〇
[0038] 本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的制备方法如下:将10g聚酯改性有机硅氧 烷活性剂(优选BD-3310,包尔得有机硅有限公司，下同，但不限于此)添加到装有20Kg聚全 氟乙丙烯浓缩分散液(质量分数为50%)的上胶机胶槽内，搅拌10分钟混合均匀，然后静置 10分钟；启动上胶机，设置上胶机速度为1.0米/分，将聚酰亚胺薄膜基体通过混匀后的聚全 氟乙丙烯浓缩分散液中进行双面涂覆，涂覆完成后的聚酰亚胺薄膜经上胶机烘道在230°C 下干燥6分钟，再在310°C下烧结4分钟，最后通过收卷装置进行收卷，即得本发明的涂覆型 聚酰亚胺-氟46薄膜。
[0039] 实施例6
[0040] 一种本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，包括聚酰亚胺薄膜基体和基体表面 的涂覆层，涂覆层是通过在基体上双面涂覆添加有聚醚改性有机硅氧烷活性剂和聚酯改性 有机硅氧烷活性剂的聚全氟乙丙烯浓缩分散液后再经干燥、烧结制备得到，得到的涂覆型 聚酰亚胺-氟46薄膜的厚度偏差为± Ιμπι。
[0041 ]本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的制备方法如下:将15g聚醚改性有机硅氧 烷活性剂和15g聚酯改性有机硅氧烷活性剂添加到装有20Kg聚全氟乙丙烯浓缩分散液(质 量分数为50 % )的上胶机胶槽内，搅拌20分钟混合均匀，然后静置20分钟；启动上胶机，设置 上胶机速度为1.5米/分，将聚酰亚胺薄膜基体通过混匀后的聚全氟乙丙烯浓缩分散液中进 行单面涂覆，涂覆完成后的聚酰亚胺薄膜经上胶机烘道在245°C下干燥3分钟，再在330°C下 烧结2分钟，最后通过收卷装置进行收卷，即得本发明的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜。
[0042] 实施例7
[0043] 一种本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，包括聚酰亚胺薄膜基体和基体表面 的涂覆层，涂覆层是通过在基体上双面涂覆添加有聚二甲基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷活 性剂的聚全氟乙丙烯浓缩分散液后再经干燥、烧结制备得到，得到的涂覆型聚酰亚胺-氟46 薄膜的厚度偏差为±Um。
[0044] 本实施例的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的制备方法如下：将50g聚二甲基硅氧烷活 性剂和50g聚甲基苯基硅氧烷活性剂添加到装有20Kg聚全氟乙丙烯浓缩分散液（质量分数 为50 % )的上胶机胶槽内，搅拌30分钟混合均匀，然后静置30分钟；启动上胶机，设置上胶机 速度为2.5米/分，将聚酰亚胺薄膜基体通过混匀后的聚全氟乙丙烯浓缩分散液中进行双面 涂覆，涂覆完成后的聚酰亚胺薄膜经上胶机烘道在270°C下干燥2分钟，再在350°C下烧结 1.2分钟，最后通过收卷装置进行收卷，即得本发明的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜。
[0045] 对比例1
[0046]涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的制备方法如下：取20Kg聚全氟乙丙烯浓缩分散液(质 量分数为50% )放置在上胶机胶槽内，启动上胶机，设置上胶机速度为0.8米/分，将聚酰亚 胺薄膜(厚度偏差为±1μπι)通过聚全氟乙丙烯浓缩分散液中进行单面涂覆，涂覆完成后的 聚酰亚胺薄膜经上胶机烘道在230Γ下干燥6分钟，再在310°C下烧结4分钟，最后通过收卷 装置进行收卷，即得涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜。
[0047] 对比例2
[0048]涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的制备方法如下：取20Kg聚全氟乙丙烯浓缩分散液(质 量分数为50% )放置在上胶机胶槽内，启动上胶机，设置上胶机速度为0.8米/分，将聚酰亚 胺薄膜(厚度偏差为±1μπι)通过聚全氟乙丙烯浓缩分散液中进行双面涂覆，涂覆完成后的 聚酰亚胺薄膜经上胶机烘道在230Γ下干燥6分钟，再在310°C下烧结4分钟，最后通过收卷 装置进行收卷，即得涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜。
[0049]观察实施例1~7和对比例1~2制备得到的聚酰亚胺-氟46薄膜表面，测试薄膜的 横向厚度偏差，横向厚度偏差的测试方法如下:沿着薄膜的纵向方向取20mm宽的样条，沿横 向每隔20mm测试薄膜的厚度，测量值与目标值之间的差值为横向厚度偏差，所得的数据如 表1所示。
[0050]表1聚酰亚胺-氟46薄膜表面质量及横向厚度偏差记录表
[0051]
[0053]从表1的结果可以看出，上胶机速度较低的情况下，添加了有机硅氧烷活性剂的聚 全氟乙丙烯浓缩分散液制备得到的聚酰亚胺-氟46薄膜表面质量良好，厚度均一偏差小，没 有出现胶痕、细纹等流平缺陷;而常规制备方法得到的聚酰亚胺-氟46薄膜表面则出现流平 缺陷，厚度偏差大，平整度低。此外，在上胶机速度较高的情况下，添加了有机硅氧烷活性剂 的聚全氟乙丙烯浓缩分散液所制备得到的聚酰亚胺-氟46薄膜仍能获得良好的表面质量， 设备的涂覆效率可以提高2~3倍，从而提高了生产效率。
【主权项】
1. 一种改善表面质量的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，包括聚酰亚胺薄膜基体和基体表 面的涂覆层，其特征在于，所述涂覆层是通过在基体的单面或双面涂覆添加有表面活性剂 的聚全氟乙丙烯浓缩分散液后再经干燥、烧结制备得到;所述表面活性剂易溶于聚全氟乙 丙稀浓缩分散液。2. 根据权利要求1所述的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，其特征在于，所述表面活性剂为 有机硅氧烷流平剂或改性的有机硅氧烷活性剂。3. 根据权利要求2所述的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，其特征在于，所述有机硅氧烷流 平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的至少一种，所述改性的有机硅氧烷活性 剂选自烷基改性有机硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷中的至少一种。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，其特征在于，所述聚 全氟乙丙烯浓缩分散液的质量分数为40%~50%，所述表面活性剂在聚全氟乙丙烯浓缩分 散液中的添加量为0 · 05wt %~0 · 5wt %。5. 根据权利要求1~3中任一项所述的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜，其特征在于，所述涂 覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的厚度偏差为± Ιμπι。6. -种如权利要求1~4中任一项所述的涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜的制备方法，包括 以下步骤:将表面活性剂添加到装有聚全氟乙丙烯浓缩分散液的上胶机胶槽内，搅拌直至 混合均匀，然后静置；启动上胶机，将聚酰亚胺薄膜基体通过混匀后的聚全氟乙丙烯浓缩分 散液中进行涂覆，涂覆完成后的聚酰亚胺薄膜经上胶机烘道进行干燥，再进行烧结，最后通 过收卷装置进行收卷，即得涂覆型聚酰亚胺-氟46薄膜。7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌时间为10~30分钟，静置时 间为10~30分钟。8. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺薄膜基体是以1.5~2.5 米/分钟的速度通过混匀后的聚全氟乙丙烯浓缩分散液中进行涂覆。9. 根据权利要求6、7或8所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为230Γ~270 °C，干燥时间为2~6分钟;所述烧结的温度为310 °C~350 °C，烧结时间为2~4分钟。
【文档编号】C09D127/18GK106084269SQ201610439861
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】钱心远, 张步峰
【申请人】株洲时代新材料科技股份有限公司