CN103146196A

CN103146196A - 一种阻燃聚砜薄膜及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN103146196A
Application number: CN2013100853796A
Authority: CN
Inventors: 沈国强
Original assignee: YIXING GOTO MACROMOLECULE MATERIALS CO Ltd
Current assignee: YIXING GOTO MACROMOLECULE MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明公开了一种阻燃聚砜薄膜的制备方法，将强极性非质子有机溶剂、磷酸三苯酯、间苯二酚双（二苯基磷酸酯）和聚砜颗粒混合，于50～90℃下搅拌溶解后，获得均匀的聚砜溶液；按照常规方法进行真空脱泡；按照常规方法进行流涎、剥离、固定、干燥、冷却处理，得到阻燃聚砜薄膜。本发明还公开了利用上述制备方法制备得到的阻燃聚砜薄膜及其应用。本发明的制备方法操作简单，安全性好、原料价格适宜、制造成本低。制备的薄膜可达到UL94-V-0阻燃级别，充分保证了其加工和使用的安全可靠性，从而可以替代价格昂贵的聚酰亚胺薄膜。在LED产品中作为柔性线路板价廉质优的基材获得应用，将大幅降低目前国内快速发展的LED产品的制造成本。

Description

一种阻燃聚砜薄膜及其制备方法与应用

技术领域

本发明属聚砜薄膜领域，具体涉及一种高阻燃聚砜薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

聚砜（PSF）具有力学性能优异、刚性大、耐磨、高强度，即使在高温下也保持优良的机械性能，长期使用温度为-100～150℃，短期使用温度为190℃，热稳定性高，耐水解、尺寸稳定性好、无毒、耐辐射、耐燃，有自熄性。在宽广的温度和频率范围内有优良的电性能，广泛用于电子电气、食品和日用品、汽车、航空、医疗和一般工业等部门，在电子电气工业常用于制造集成线路板，线圈管架、接触器等。

目前，检测材料阻燃性能较为科学的方法采用UL-94垂直燃烧试验标准，其试样厚度为3.2mm、1.6mm、0.8mm三个等级，而同一种材料其试样的厚度对检测的阻燃结果影响极大。当PSF试样为0.8mm的薄片时，完全能达到UL94-V-0的阻燃级别，但其试样为0.05mm以下的薄膜时，仅能最多达到UL94-V-2级。因此，当PSF薄膜应用到轻薄型化的LED柔性线路板上时，就缺失了安全可靠性，其应用受到了极大限制。所以进一步提高PSF薄膜的阻燃性，使其替代价格较为昂贵的聚酰亚胺薄膜，应用于LED的柔性线路板上，显得非常必要。

本发明所公开的高阻燃聚砜薄膜的制备方法及其应用，尚未见文献和专利报道，对降低我国LED的制造成本，提高其市场竞争力具有重要的实用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不仅阻燃性能达到UL94-V-0级，而且能够与铜箔热压粘合制造柔性覆铜板的聚砜薄膜，进而制得满足LED产业对柔性线路板价廉质优的需求。

本发明还要解决的技术问题是提供上述聚砜薄膜的制备方法。

本发明最后要解决的技术问题是提供上述聚砜薄膜的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种阻燃聚砜薄膜的制备方法，它包括如下步骤：

(1)将强极性非质子有机溶剂、磷酸三苯酯、间苯二酚双（二苯基磷酸酯）和聚砜颗粒混合，于50～90℃下搅拌溶解后，获得均匀的聚砜溶液；

(2)将步骤(1)得到的溶液按照常规方法进行真空脱泡；

(3)将步骤(2)处理后的溶液按照常规方法进行流涎、剥离、固定、干燥、冷却处理，得到阻燃聚砜薄膜。

步骤(1)中，所述的强极性非质子有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基-2吡咯烷酮中的任意一种或几种的混合物。

步骤(1)中，强极性非质子有机溶剂的重量占整个物料体系重量的65～90%。

步骤(1)中，磷酸三苯酯和间苯二酚双（二苯基磷酸酯）的重量比为1:2～8；磷酸三苯酯和间苯二酚双（二苯基磷酸酯）的总重量占聚砜颗粒重量的8～25%。

步骤(1)中，阻燃剂使用磷酸三苯酯（TPP）和间苯二酚双（三本机磷酸酯）复配，不但与聚砜具有较好的相容性，而且有效阻燃成分含磷量μ高，同时两者对聚砜起到协同阻燃作用，从而充分保证了聚砜薄膜的高阻燃特性。

步骤(1)中，所述的聚砜颗粒，密度为1.24g/cm³，比浓黏度η为0.52～0.65，属普通双酚A型PSF。

步骤(2)中，所述的常规方法为，在40～60℃下，将聚砜溶液进行0.5～1小时的真空脱泡，然后平衡0.5～1小时。

步骤(3)中，所述的常规方法为，步骤(2)处理后的溶液通过刮刀均匀流涎于洁净的玻璃板上，在85～105℃下干燥15～30分钟除去部分溶剂，获得具有自持强度的聚砜流涎膜，经冷却从玻璃板上剥离后用框固定，置50℃烘箱内进行加热干燥至170℃，充分除去薄膜内的溶剂，经冷却即得。通过流涎法制备的PSF薄膜，不仅操作简单，更可使阻燃剂与PSF能达到分子级的混合，从而获得阻燃效果均匀的PSF薄膜被选用。

上述阻燃聚砜薄膜的制备方法制备得到的阻燃聚砜薄膜。

其中，所述的薄膜厚度为20～30μm，薄膜的厚度通过刮刀与玻璃板的间距进行控制。

上述阻燃聚砜薄膜在发光二级管上使用的柔性线路板中的应用。上述PSF薄膜施于胶粘剂与铜箔压粘覆合就制成了柔性覆铜板，进而在其上印制线路，经化学蚀刻、钻孔、沉金、焊锡浴等多道工序处理，就制得了LED柔性线路板。

有益效果：本发明的制备方法操作简单，安全性好、原料价格适宜、制造成本低。制备的PSF薄膜可达到UL94-V-0阻燃级别，充分保证了其加工和使用的安全可靠性，从而可以替代价格昂贵的聚酰亚胺薄膜。在LED产品中作为柔性线路板价廉质优的基材获得应用，将大幅降低目前国内快速发展的LED产品的制造成本。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

以下实施例制备得到的PSF薄膜的膜厚为25μm，其阻燃性能采用UL94垂直燃烧试验标准评价。

实施例1：

在室温下，先将326.0gN,N-二甲基乙酰胺（DMAC）加入溶解瓶中，再加入1.5g磷酸三苯酯（TPP）和6.0g间苯二酚双（二苯基磷酸酯）（RDP），搅拌均匀后再加入50.0g聚砜颗粒（PSF），与50～90℃的温度范围内搅拌溶解2～4小时，获得溶解充分和均匀的PSF溶解。

在40～60℃下，将上述溶液进行0.5-1小时的真空脱泡，充分除尽溶液内的气泡并静止平衡0.5-1小时。

将平衡后的PSF溶液通过均匀流涎于洁净的玻璃板上于85～105℃温度范围内干燥15～30分钟，除去部分溶剂，获得具有一定自持强度的PSF流涎膜，经冷却从玻璃板上剥离后，用框固定置于50℃烘箱内升温至120℃，保持30分钟继续升温至150℃，保持30分钟，继续升温至170℃，以充分除去薄膜内的溶剂，经自然冷却至室温即制得PSF薄膜。

薄膜的厚度通过调节刮刀与玻璃板的间距进行有效控制，薄膜最终厚度为25μm。采用UL94垂直燃烧试验标准，其阻燃性能达到了UL94-V-0级别，抗拉强度大于70MPa。

用上述制备的PSF薄膜经与铜箔覆合制成的柔性覆铜板进而经印制LED所需线路、化学蚀刻、钻孔、沉金及焊锡浴等工序制成的柔性线路板，线条清晰、无气泡、无断点及分层现象，安全可靠性好，满足了LED产品的制造和使用要求。

实施例2：

在室温下，先将183.0gN-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）加入溶解瓶中，再加入3.0gTPP和8.0gRDP，搅拌均匀后再加入50.0gPSF，于50～90℃的温度范围内搅拌溶解2～4小时，获得溶解充分和均匀的PSF溶液。

在40～60℃下，将上述溶液进行0.5-1小时的真空脱泡，充分除尽溶液内的气泡并静止平衡0.5～1小时。

将平衡后的PSF溶液通过刮刀均匀流涎于洁净的玻璃板上，于85～105℃温度范围内干燥15～30分钟，除去部分溶剂获得具有一定自持强度的PSF流涎膜，经冷却从玻璃板上剥离后用框固定置于50℃烘箱内升温至120℃保持30分钟，继续升温至150℃保持30分钟，继续升温至170℃，以充分除去薄膜内的溶剂，自然冷却至室温即制得PSF薄膜。

本实施例的PSF薄膜阻燃性能达到UL94-V-0级别，抗拉强度大于70MPa。

其为制成的LED产品上使用的柔性线路板，线条清晰、无气泡、无断点及分层现象，满足LED产品的制造和使用要求。

实施例3：

在室温下，先将236.0gN,N-二甲基甲酰胺（DMF）加入溶解瓶中，再加入1.0gTPP和8.0gRDP，搅拌均匀后再加入50.0gPSF，与50～90℃的温度范围内搅拌溶解2～4小时，获得溶解充分和均匀的PSF溶液。

按实施例1的制膜方法，获得本实施例的PSF薄膜，阻燃性能达到UL94-V-0级别，进而制得的LED所需柔性线路板结果与实施例1相同。

实施例4：

在室温下，先将150.0gDMAC加入溶解瓶中，再加入1.2gTPP和7.2gRDP，搅拌后再加入50.0gPSF，按实施例1的制备方法，获得本实施例的PSF薄膜，结果与实施例1相同。

实施例5：

在室温下，先将208.0g二甲基亚砜（DMSO）加入溶解瓶中，再加入1.1gTPP和7.7gRDP，搅拌均匀后再加入50.0gPSF，按实施例1的制备方法，获得本实施例的PSF薄膜，结果与实施例1相同。

比较例1：

同实施例1的方法，不同的是没有添加任何阻燃剂，制成的纯PSF薄膜仅能接近UL94V-2的阻燃级别，无自熄性且产生燃烧掉落物。

比较例2：

同实施例1的方法，不同的是加入的阻燃剂为TPP一种，制成的PSF薄膜仅能达到UL94V-2的阻燃级别。抗拉强度有明显下降，仅为50MPa。

比较例3：

同实施例1的方法，不同的是加入的阻燃剂为RDP一种，制成的PSF薄膜仅能达到UL94V-1的阻燃级别，抗拉强度没明显变化。

Claims

1.一种阻燃聚砜薄膜的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(2)将步骤(1)得到的溶液按照常规方法进行真空脱泡；

2.根据权利要求1所述的阻燃聚砜薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的强极性非质子有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基-2吡咯烷酮中的任意一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的阻燃聚砜薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，强极性非质子有机溶剂的重量占整个物料体系重量的65～90%。

4.根据权利要求1所述的阻燃聚砜薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，磷酸三苯酯和间苯二酚双（二苯基磷酸酯）的重量比为1:2～8；磷酸三苯酯和间苯二酚双（二苯基磷酸酯）的总重量占聚砜颗粒重量的8～25%。

5.根据权利要求1所述的阻燃聚砜薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的聚砜颗粒，密度为1.24g/cm³，比浓黏度η为0.52～0.65，属普通双酚A型PSF。

6.根据权利要求1所述的阻燃聚砜薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的常规方法为，在40～60℃下，将聚砜溶液进行0.5～1小时的真空脱泡，然后平衡0.5～1小时。

7.根据权利要求1所述的阻燃聚砜薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的常规方法为，步骤(2)处理后的溶液通过刮刀均匀流涎于洁净的玻璃板上，在85～105℃下干燥15～30分钟除去部分溶剂，获得具有自持强度的聚砜流涎膜，经冷却从玻璃板上剥离后用框固定，置50℃烘箱内进行加热干燥至170℃，充分除去薄膜内的溶剂，经冷却即得。

8.按照权利要求1～7中任意一项所述的阻燃聚砜薄膜的制备方法制备得到的阻燃聚砜薄膜。

9.根据权利要求8所述的阻燃聚砜薄膜，其特征在于，薄膜厚度为20～30μm。

10.权利要求8所述的阻燃聚砜薄膜在发光二级管上使用的柔性线路板中的应用。