一种基于聚酰亚胺的耐高温打印标签的制作方法

本实用新型属于聚酰亚胺材料领域，具体涉及一种基于聚酰亚胺的耐高温打印标签。

背景技术：

随着科技的发展，目前这种可打印聚酰亚胺复合材料用量日益增加，且使用环境越来越苛刻。传统的打印标签其在某些领域的应用就不够完美，例如用在需要经过高温处理的初期产品，例如金属加工，陶瓷等，其耐温等级不高，经过高温后，标签严重变形或者粘附在产品表面，导致产品发黑。另外普通标签产品在运输，或者长时间存放后其胶层容易脱落，这些都大大制约了打印标签的应用。为了解决现有打印标签存在的缺陷，需要研发一种可直接打印的聚酰亚胺耐高温标签。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种耐高温直接打印用聚酰亚胺标签；首次在聚酰亚胺中设计多孔陶瓷颗粒，并在表面设计耐高温涂层结构，实现了直接打印，具有耐高温性能以及力学性能，结构简洁、适用性广，具有广阔的工业应用前景。

为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于聚酰亚胺的耐高温打印标签，包括基底层、多孔粘结层、功能层；所述基底层包括聚酰亚胺材料层以及位于聚酰亚胺材料内部的多孔无机颗粒；所述多孔无机颗粒的大小为320～380纳米，孔大小为180～220纳米；所述多孔粘结层的孔隙率为38～45%；所述功能层包括涂层以及嵌于涂层下表面的陶瓷层；所述陶瓷层由复数个陶瓷结构单元组成；所述陶瓷结构单元为Z型结构；所述多孔粘结层位于基底层与功能层之间。

本实用新型中，位于聚酰亚胺材料内部的多孔无机颗粒形状可以为球形、方形，也可以为不规则形状，其大小是指最长边的尺寸，比如球形就是中心圆直径，方形就是最长边；多孔无机颗粒的大小影响聚酰亚胺的力学性能以及流平性，也会对厚度均匀性产生影响；本实用新型同时限定孔大小，一方面避免孔过大影响无机颗粒的强度，也避免孔过小降低聚酰亚胺的力学性能。优选的，所述多孔无机颗粒的孔中填充高分子材料，可以通过现有浸润工艺实现，高分子材料可以在聚酰亚胺制备过程中与界面处的聚酰亚胺发生反应从而增加有机无机结构之间的界面作用力，而且在聚酰亚胺材料层受力时，万一发生微裂纹，高分子材料还可以起到修复作用，延缓断裂，增加材料力学性能。

本实用新型中，所述基体层中，多孔无机颗粒的体积和占基体层体积的9～15%，可以通过制备工艺实现；所述聚酰亚胺材料层的厚度为12～30微米，具有良好的支撑力，同时限定无机颗粒的体积百分比，使得基底层结构稳定，保证聚酰亚胺材料良好的三维网络致密结构，同时又能发挥无机颗粒提高力学强度、增加导热性能的作用。

本实用新型中，所述多孔粘结层的厚度为0.8～0.85微米，粘结层可以将基底层与功能层结合在一起，形成稳定的整体结构，避免现有技术涂层易收缩变形、受热脱落的问题；多孔结构使得功能层与基底层之间的热传递较快，避免粘接剂过度阻热，而且厚度结合孔隙率可以保证粘接力的发挥。

本实用新型中，所述涂层的厚度为3～6微米；所述陶瓷层的厚度为1～1.5微米。涂层用于打印信息，比如条形码、二维码；现有标签存在较大的问题就是涂层耐热太差，还有就是存放导致粘接失效；本实用新型在涂层中嵌入Z型结构组成的陶瓷层结构，加速了热量的传递，提高散热，同时Z型结构可以保持涂层受热不变形，结合基底层热稳定能力，从而解决了涂层不耐高温的问题；利用粘结层保证涂层粘接力，同时孔隙率以及厚度的限定避免粘接材料对标签耐热性的影响。

本实用新型中，所述陶瓷层为单层结构，即所有陶瓷结构单元位于同一层，既保持陶瓷的散热能力又避免影响涂层粘接力与稳定性；根据实际状态关系，基底层在最下方，功能层在最上方，多孔粘结层位于基底层与功能层之间，陶瓷层嵌于涂层的下表面，也就是陶瓷层与涂层下表面齐平，与粘结层也接触。

本实用新型中，Z型结构为常规三边结构，即两个平行边之间设置一边，以Z型结构两条平行边的方向为横向，所述Z型结构的横向臂长为0.15～0.18微米，纵向臂长为0.35～0.41微米；所述陶瓷层中，陶瓷结构单元纵向排列或者横向排列。排列方式可以提高涂层热性能，包括散热与热变形，同时不影响涂层粘接力与力学性能；特别的，本实用新型设计Z型结构陶瓷结构单元还可可以发挥陶瓷层调色作用，聚酰亚胺本色为琥珀色，必须经过调色处理才能用于标签，现有技术通过着色剂处理，既降低耐热又消弱标签的稳定性；本实用新型利用Z型结构使得光线发生偏振，可以得到白色基底层，为标签打印提供基础。

本实用新型中，所述陶瓷层中，相邻陶瓷结构单元之间的距离为0.1～0.12微米；包括纵向方向或者横向方向，间隙之间填充涂层材料，保持涂层的整体稳定性，同时改善散热效果。可以在离型纸上纳米压印制备陶瓷层，再涂覆涂料，固化后，去除离型纸即得到功能层；然后利用粘结层与基底层复合，即得到基于聚酰亚胺的耐高温打印标签。

本实用新型公开的基于聚酰亚胺的耐高温打印标签以填充多孔无机颗粒的聚酰亚胺作为基底层，支撑力强、热稳定性好，并在表面粘接耐高温涂层，粘接力强并且散热良好；利用Z型结构组成陶瓷层，提高涂层散热能力的同时保持强度，特别是利用Z型结构的偏振特点，调节基底色为白色。从而公开的基于聚酰亚胺的耐高温打印标签具备耐高温、耐辐射、耐候等特性，同时其具有优良的打印性，可广泛用于打印机、电子加工保护、陶瓷加工、金属冶炼等苛刻领域。

附图说明

图1为实施例一基于聚酰亚胺的耐高温打印标签的结构示意图；

图2为实施例一中基底层的结构示意图；

图3为实施例一中功能层的结构示意图；

图4为实施例一中Z型结构的结构示意图；

其中，1、基底层；2、多孔粘结层；3、功能层；4、聚酰亚胺材料层；5、多孔无机颗粒；6、涂层；7、陶瓷结构单元。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

参见附图1-4；一种基于聚酰亚胺的耐高温打印标签，包括基底层1、多孔粘结层2、功能层3；基底层包括聚酰亚胺材料层4以及位于聚酰亚胺材料内部的多孔无机颗粒5，多孔无机颗粒的孔中填充高分子材料，多孔无机颗粒的体积和占基体层体积的12%；多孔无机颗粒的大小为320～380纳米，孔大小为180～220纳米；多孔粘结层的孔隙率为40%，多孔粘结层的厚度为0.82微米；功能层包括涂层6以及嵌于涂层下表面的陶瓷层，涂层的厚度为4微米，陶瓷层的厚度为1.2微米，陶瓷层为单层结构；陶瓷层由复数个陶瓷结构单元7组成，陶瓷结构单元纵向横向阵列排列；陶瓷结构单元为Z型结构，Z型结构的纵向臂长L₁为0.41微米，横向臂长L₂为0.15微米，相邻陶瓷结构单元之间的距离为0.1微米；聚酰亚胺材料层的厚度为12.5微米。附图2中，多孔无机颗粒的孔中填充的高分子材料未标注，首先通过现有浸润工艺将多孔无机颗粒孔中填充高分子材料，然后再加入聚酰亚胺的制备中，得到基底层；附图3为实际功能层翻转后的结构示意图，Z形结构所在面为涂层接触粘接层的一面。本实施例的基于聚酰亚胺的耐高温打印标签弯曲强度为205MPa；300℃加热5分钟不变形、不变色，喷上条码后，不掉色；高低温冲击80次后，涂层不掉落。

实施例二

一种基于聚酰亚胺的耐高温打印标签，包括基底层、多孔粘结层、功能层；基底层包括聚酰亚胺材料层以及位于聚酰亚胺材料内部的多孔无机颗粒，多孔无机颗粒的孔中填充高分子材料，多孔无机颗粒的体积和占基体层体积的15%；多孔无机颗粒的大小为320～380纳米，孔大小为180～220纳米；多孔粘结层的孔隙率为45%，多孔粘结层的厚度为0.8微米；功能层包括涂层以及嵌于涂层下表面的陶瓷层，涂层的厚度为3微米，陶瓷层的厚度为1.5微米，陶瓷层为单层结构；陶瓷层由复数个陶瓷结构单元组成，陶瓷结构单元纵向排列；陶瓷结构单元为Z型结构，Z型结构的纵向臂长为0.18微米，横向臂长为0.35微米，相邻陶瓷结构单元之间的距离为0.12微米；聚酰亚胺材料层的厚度为25微米。本实施例的基于聚酰亚胺的耐高温打印标签弯曲强度为210MPa ；300℃加热5分钟不变形、不变色，喷上条码后，不掉色；高低温冲击80次后，涂层不掉落。

实施例三

一种基于聚酰亚胺的耐高温打印标签，包括基底层、多孔粘结层、功能层；基底层包括聚酰亚胺材料层以及位于聚酰亚胺材料内部的多孔无机颗粒，多孔无机颗粒的孔中填充高分子材料，多孔无机颗粒的体积和占基体层体积的9%；多孔无机颗粒的大小为320～380纳米，孔大小为180～220纳米；多孔粘结层的孔隙率为38%，多孔粘结层的厚度为0.8微米；功能层包括涂层以及嵌于涂层下表面的陶瓷层，涂层的厚度为6微米，陶瓷层的厚度为1微米，陶瓷层为单层结构；陶瓷层由复数个陶瓷结构单元组成，陶瓷结构单元横向排列；陶瓷结构单元为Z型结构，Z型结构的纵向臂长为0.15微米，横向臂长为0.35微米，相邻陶瓷结构单元之间的距离为0.12微米；聚酰亚胺材料层的厚度为20微米。本实施例的基于聚酰亚胺的耐高温打印标签弯曲强度为200MPa ；300℃加热5分钟不变形、不变色，喷上条码后，不掉色；高低温冲击80次后，涂层不掉落。

使用时，将标签贴在钢制预加工件上，将条形码直接打印至耐高温涂层表面；当钢制件高温加工后，标签仍能保持良好的完整性，条码信息均较为清晰，方便产品信息的追溯。