CN108327377B - 一种聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置，属于聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板技术领域。所述制备装置包括壳体，壳体内部设有平行于壳体底面的第一金属板，第一金属板将壳体内部分成两个彼此独立的第一加热腔和位于第一加热腔上部的上腔室，第一加热腔的顶部设有与第一金属板平行的第一加热管，上腔室内设有与第一金属板平行的第二金属板，第二金属板将所述上腔室分成两个彼此连通的冷却腔和位于冷却腔上部的第二加热腔，第二加热腔的顶部设有与第二金属板平行的第二加热管。本发明适用于制备聚酰亚胺厚膜、聚酰亚胺超厚膜、聚酰亚胺覆铜板，也适用于制备聚酰亚胺薄膜、聚酰亚胺片及聚酰亚胺表面覆盖其它金属箔的材料。

Description

一种聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置，属于聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板技术领域。

背景技术

聚酰亚胺具有优良的耐高温、耐低温性能，并具有良好的力学性能和化学稳定性能，热膨胀系数小，是目前世界上绝缘性能最好的高分子材料。聚酰亚胺膜材料广泛应用于电子、航空等各个高新技术领域中。

根据厚度的不同，聚酰亚胺膜可以分类为超薄膜(d≤8μm)、常规薄膜(8μm＜d≤50μm)、厚膜(50μm＜d≤125μm)及超厚膜(d＞125μm)。聚酰亚胺厚膜和超厚膜制备工艺复杂，因此在价格上比聚酰亚胺常规薄膜高很多。

目前，聚酰亚胺膜和聚酰亚胺覆铜板等材料的制备方法是在铜箔、不锈钢板等基体上由流延(或涂布)聚酰胺酸溶液然后进行热处理蒸发溶液、高温亚胺化而成。传统热处理的加热炉为上、下两面加热模式，并且使用一次流延成膜技术，为了加速溶剂挥发，采用了吹热风的方法。上述方法适用于制造厚度≤30μm的聚酰亚胺膜。这是由于厚度≤30μm的聚酰亚胺膜较薄，溶剂量少，溶剂通过材料挥发到空气中路程短，聚酰亚胺在亚胺化前溶剂都已经挥发干净，所以不存在起泡现象。此外，也是由于膜较薄，上、下两面几乎均匀干燥，也不会出现卷曲现象。

但是，如果使用现有的一次流延成膜技术，对于厚度大于30μm的聚酰亚胺膜，尤其对于厚度大于50μm的厚膜和厚度大于125μm的超厚膜来说，当使用上、下加热模式加热时，由于聚酰胺酸膜较厚，溶剂含量多，膜的最外层由于加热后溶剂迅速挥发，当挥发到一定程度后表面开始凝固成固体膜，这种固体膜的致密性高，不利于材料内部溶剂的挥发，随着材料内部温度升高，其蒸气压也不断增大，由于气体不能通畅地挥发出去，当材料内部温度进一步上时就会产生气泡。此外，也是由于膜的上、下两面加热，在加热的初期随着溶剂的挥发，上、下两面的固含量都会上升并且慢慢地凝固，可是当外表面凝固到一定程度后，靠近基体面的材料中的溶剂难以挥发出来，这些地方的材料含溶剂量高并呈较软的状态，同时由于膜表面中溶剂容易挥发，随着表面溶剂的减少，材料表面呈相对较硬状态并产生收缩，这样膜就可能由于表面的收缩而自动脱膜，脱出的聚酰亚胺膜产生卷曲。所以使用上、下两面加热模式的传统热处理炉制备聚酰亚胺膜工艺，当制备的聚酰亚胺膜的厚度增加到30μm以上时，就会出现一些产品质量问题，尤其当制备膜厚度超过50μm后，使用现有的一次流延成膜技术难以制备得到外观光滑、平整的膜。

为了制备外观光滑、平整的厚膜或者超厚膜，可以采用多层的聚酰亚胺薄膜叠加粘结方法(多层薄膜粘结法)，也可以采用多次流延聚酰胺酸膜-亚胺化工艺(多次流延-干燥成膜法)，当然这样制备厚膜或超厚膜工艺流程复杂，生产效率低下。

鉴于此，有必要提供一种新的聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置和制备方法，以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的，是提供一种聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置。本发明的聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置，解决了现有技术中热处理炉内的聚酰胺酸过渡态表面过早硬化使得深层聚酰胺酸中的溶剂难以挥发问题，适用于制备聚酰亚胺厚膜、聚酰亚胺超厚膜材料、聚酰亚胺覆铜板，也适用于制备聚酰亚胺薄膜及聚酰亚胺表面覆盖其它金属箔的材料，保证材料中的溶剂尽可能挥发出去，避免材料变形。也可以应用于流延法生产其它类型的高分子膜材料及其它高分子膜表面覆盖金属板材料。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置，包括壳体，所述壳体内部设有平行于壳体底面的第一金属板，所述第一金属板将壳体内部分成两个彼此独立的第一加热腔和位于第一加热腔上部的上腔室，所述第一加热腔的顶部设有与所述第一金属板平行的第一加热管，所述上腔室内设有与所述第一金属板平行的第二金属板，所述第二金属板将所述上腔室分成两个彼此连通的冷却腔和位于冷却腔上部的第二加热腔，所述第二加热腔的顶部设有与所述第二金属板平行的第二加热管，所述冷却腔的两侧面分别设有进风口和出风口，所述壳体外侧设有鼓风机，所述鼓风机通过所述进风口与所述冷却腔连通，所述第一金属板的中间设有第一电热偶，所述第二金属板的中间设有第二电热偶。

本发明的原理：

本发明的聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置，在对聚酰胺酸膜进行热处理时，以背面加热、正面冷却方法进行的，即在第一加热腔中进行热处理时，热是从基体或铜箔方向对聚酰胺酸膜进行加热(背面加热)，同时，在冷却腔中使用低温流动空气冷却聚酰胺酸膜的外表面(正面冷却)，使得热从聚酰胺酸膜的里面(与基体或铜箔接触面)向聚酰胺酸膜的外面传递，并且在溶剂完全挥发前具有一定温度梯度。

冷却腔中设有进风口，进风口与壳体外侧的鼓风机相连，通过鼓风机鼓风，形成流动的空气，可对聚酰胺酸膜的外表面进行冷却，且鼓风机的温度可调节，冷却风从出风口出去。本发明采用低温(20-30℃)流动空气冷却聚酰胺酸膜的外表面，是为了带走从第一加热管经过基体传到材料表面的热量以维持材料的表面低温状态。

通过在上腔室内设置第二金属板和第二加热管，使上腔室具有冷却和加热两种功能。即当上腔室用作冷却腔时，不开启第二金属板上的第二电热偶和第二加热管。当上腔室用作第二加热腔时，开启第二金属板上的第二电热偶和第二加热管即可。这样，当聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板内的溶剂挥发完后，无需将样品转移到普通恒温设备(如马弗炉)中进行热亚胺化，可以节约设备资金，节约时间。

具体是：

先在基体或铜箔表面流延一层聚酰胺酸溶液，得到覆盖聚酰胺酸膜的基体或铜箔，然后置于聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置的冷却腔中的第一金属板上，开启第一加热腔中的第一加热管，进行热处理；热从基体或铜箔方向对聚酰胺酸膜进行加热，热通过基体与聚酰胺酸膜接触面(聚酰胺酸背面)向膜外表面(聚酰胺酸正面)传递；

同时开启鼓风机，聚酰胺酸膜正面一直处于温度较低(相对于第一加热腔中的温度)的流动空气中，使得聚酰胺酸膜正面处于较低的温度。这样就使得聚酰胺酸膜的两面温度不同，热量一直从高温的聚酰胺酸膜背面不断向低温的正面扩散，并且膜厚度所处方向温度也不均匀，离基体或铜箔越近，温度越高，离外表面越近温度越低。

处于相对高温的聚酰胺酸中的溶剂蒸气压高，溶剂就缓慢通过低温层向外扩散，最终到达聚酰胺酸膜正面并不断从外表面挥发出去。由于聚酰胺酸膜正面一直处于相对低温(相对于第一加热腔中的温度)状态，相对来说溶剂含量要高，控制热处理温度，使得表面层溶剂慢慢挥发，聚酰胺酸膜正面固化也慢。这样整个膜层的固化是从背面开始并慢慢向正面方向进行。这种加热方式在合适的温度条件下有利于膜层深处的溶剂向外缓慢通畅扩散出去并不产生气泡，外表面的膜固化前膜内层已经比较干燥了，所以不会由于表面收缩而自动脱膜。

采用本发明的聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置，制备聚酰亚胺膜或聚酰亚胺铜箔过程中，聚酰亚胺材料中的溶剂以深层的溶剂先挥发、表面的溶剂后挥发的循序渐进方式进行挥发，避免由于表面溶剂先挥发引起膜提前凝固使得深层溶剂不能挥发导致起泡，也避免膜表面提前凝固收缩造成脱膜或膜卷曲，所以这种设备制备的聚酰亚胺膜或聚酰亚胺铜箔不起泡、不脱膜、不弯曲。

本发明的聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置，适用于制备聚酰亚胺厚膜、聚酰亚胺超厚膜材料、聚酰亚胺覆铜板，也适用于制备聚酰亚胺薄膜及聚酰亚胺表面覆盖其它金属箔的材料，保证材料中的溶剂尽可能挥发出去，避免材料变形。也可以应用于流延法生产其它类型的高分子膜材料及其它高分子膜表面覆盖金属板材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述第一金属板的材料为不锈钢板、铜板或者铝板中的一种。

采用上述进一步的有益效果是：第一金属板具有两个作用，一是热传导，即第一加热管产生的热通过第一金属板传递到基体或铜箔，再通过基体或铜箔对流延在基体上的聚酰胺酸进行热处理；二是密封作用，即避免冷却腔中的流动空气和第一加热腔中的热空气之间对流。

进一步，所述第二金属板的材料为不锈钢板、铜板或者铝板中的一种。

采用上述进一步的有益效果是：第二金属板具有两个作用，一是热传导，即第二加热管产生的热通过第二金属板传递到聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板，对聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板进行热处理。

进一步，所述壳体外侧还设有冷凝回收装置，所述冷凝回收装置通过出风口与所述上腔室连通。

采用上述进一步的有益效果是：出风口连接冷凝回收装置，可以回收溶剂，实现溶剂的回收和循环利用。

本发明的有益效果：

(1)本发明的聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置，解决了现有技术中热处理炉内的聚酰胺酸过渡态表面过早硬化使得聚酰胺酸中的溶剂难以挥发的问题，适用于制备聚酰亚胺厚膜、聚酰亚胺超厚膜材料、聚酰亚胺覆铜板，也适用于制备聚酰亚胺薄膜、聚酰亚胺片材料及聚酰亚胺表面覆盖其它金属箔的材料，保证材料中的溶剂尽可能挥发出去，避免材料变形。也可以应用于流延法生产其它类型的高分子膜、片材料及其它高分子材料表面覆盖金属板材料。

(2)通过在上腔室内设置第二金属板和第二加热管，使上腔室具有冷却和加热两种功能。即当上腔室用作冷却腔时，不开启第二金属板上的电热偶和第二加热管。当上腔室用作第二加热腔时，开启第二金属板上的电热偶和第二加热管即可。这样，当聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板内的溶剂挥发完后，无需将样品转移到普通恒温设备(如马弗炉)中进行热亚胺化，可以节约设备资金，节约时间。

(3)本发明的聚酰亚胺厚膜或聚酰亚胺超厚膜的制备装置，结构简单，操作容易，生产成本低，市场前景广阔，适合规模化推广应用。

附图说明

图1为本发明的聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、壳体，2、第一金属板，3、第一加热腔，4、第一加热管，5、第二金属板，6、冷却腔，7、第二加热腔，8、第二加热管，9、进风口，10、出风口，11、鼓风机，12、第一电热偶，13、第二电热偶，14、冷凝回收装置。

具体实施方式

以下结合具体附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例的聚酰亚胺厚膜或聚酰亚胺超厚膜的制备装置，包括壳体1，所述壳体1内部设有平行于壳体1底面的第一金属板2，所述第一金属板2将壳体1内部分成两个彼此独立的第一加热腔3和位于第一加热腔3上部的上腔室，所述第一加热腔3的顶部设有与所述第一金属板2平行的第一加热管4，所述上腔室内设有与所述第一金属板2平行的第二金属板5，所述第二金属板5将所述上腔室分成两个彼此连通的冷却腔6和位于冷却腔6上部的第二加热腔7，所述第二加热腔7的顶部设有与所述第二金属板5平行的第二加热管8，所述冷却腔6的两侧面分别设有进风口9和出风口10，所述壳体1外侧设有鼓风机11，所述鼓风机11通过所述进风口10与所述冷却腔6连通，所述第一金属板2的中间设有第一电热偶12，所述第二金属板5的中间设有第二电热偶13。

本发明的聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置，在对聚酰胺酸膜进行热处理时，以背面加热、正面冷却方法进行的，即在第一加热腔3中进行热处理时，热是从基体或铜箔方向对聚酰胺酸膜进行加热(背面加热)，同时，在冷却腔6中使用低温流动空气冷却聚酰胺酸膜的外表面(正面冷却)，使得热从聚酰胺酸膜的里面(与基体或铜箔接触面)向聚酰胺酸膜的外面传递，并且在溶剂完全挥发前具有一定温度梯度。

冷却腔6中设有进风口，进风口9与壳体1外侧的鼓风机11相连，通过鼓风机11鼓风，形成流动的空气，可对聚酰胺酸膜的外表面进行冷却，且鼓风机11的温度可调节，冷却风从出风口10出去。本发明采用低温(20-30℃)流动空气冷却聚酰胺酸膜的外表面，是为了带走从第一加热管4经过基体传到材料表面的热量以维持材料的表面低温状态。

通过在上腔室内设置第二金属板5和第二加热管8，使上腔室具有冷却和加热两种功能。即当上腔室用作冷却腔6时，不开启第二金属板5上的第二电热偶13和第二加热管8。当上腔室用作第二加热腔7时，开启第二金属板5上的第二电热偶13和第二加热管8即可。这样，当聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板内的溶剂挥发完后，无需将样品转移到普通恒温设备(如马弗炉)中进行热亚胺化，可以节约设备资金，节约时间。

其中，所述第一金属板2的材料为不锈钢板。第一金属板2具有两个作用，一是热传导，即第一加热管5产生的热通过第一金属板2传递到基体或铜箔，再通过基体或铜箔对流延在基体上的聚酰胺酸进行热处理；二是密封作用，即避免冷却腔6中的流动空气和第一加热腔3中的热空气之间对流。

所述第二金属板5的材料为不锈钢板。第二金属板5具有两个作用，一是热传导，即第二加热管8产生的热通过第二金属板5传递到聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板，对聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板进行热处理。

所述壳体1外侧还设有冷凝回收装置14，所述冷凝回收装置14通过出风口10与所述冷却腔6连通。出风口10连接冷凝回收装置14，可以回收溶剂，实现溶剂的回收和循环利用。

实施例2

本实施例的聚酰亚胺厚膜或聚酰亚胺超厚膜的制备装置，同实施例1。

其中，所述第一金属板2的材料为铜板。

所述第二金属板5的材料为铜板。

所述壳体1外侧还设有冷凝回收装置14，所述冷凝回收装置14通过出风口10与所述冷却腔6连通。

实施例3

本实施例的聚酰亚胺厚膜或聚酰亚胺超厚膜的制备装置，同实施例1。

其中，所述第一金属板2的材料为铝板。

所述第二金属板5的材料为铝板。

所述壳体1外侧还设有冷凝回收装置14，所述冷凝回收装置14通过出风口10与所述冷却腔6连通。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种聚酰亚胺膜或聚酰亚胺覆铜板的制备装置，其特征在于，包括壳体（1），所述壳体（1）内部设有平行于壳体（1）底面的第一金属板（2），所述第一金属板（2）将壳体（1）内部分成两个彼此独立的第一加热腔（3）和位于第一加热腔（3）上部的上腔室，所述第一加热腔（3）的顶部设有与所述第一金属板（2）平行的第一加热管（4），所述上腔室内设有与所述第一金属板（2）平行的第二金属板（5），所述第二金属板（5）将所述上腔室分成两个彼此连通的冷却腔（6）和位于冷却腔（6）上部的第二加热腔（7），所述第二加热腔（7）的顶部设有与所述第二金属板（5）平行的第二加热管（8），所述冷却腔（6）的两侧面分别设有进风口（9）和出风口（10），所述壳体（1）外侧设有鼓风机（11），所述鼓风机（11）通过所述进风口（10）与所述冷却腔（6）连通，所述第一金属板（2）的中间设有第一电热偶（12），所述第二金属板（5）的中间设有第二电热偶（13）；所述第一金属板（2）的材料为不锈钢板、铜板或者铝板中的一种；所述第二金属板（5）的材料为不锈钢板、铜板或者铝板中的一种；所述壳体（1）外侧还设有冷凝回收装置（14），所述冷凝回收装置（14）通过出风口（10）与所述冷却腔（6）连通；所述聚酰亚胺膜的厚度大于50μm；热是从基体或铜箔方向对聚酰胺酸膜进行加热，同时，在冷却腔中使用低温流动空气冷却聚酰胺酸膜的外表面，使得热从聚酰胺酸膜的里面向聚酰胺酸膜的外面传递，并且在溶剂完全挥发前具有一定温度梯度；通过鼓风机（11）鼓风，形成流动的空气，采用20-30℃流动空气冷却聚酰胺酸膜的外表面。

Images