CN113416335A

CN113416335A - 一种电子级pi膜的制备方法及生产装置

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Publication number: CN113416335A
Application number: CN202110829841.3A
Authority: CN
Inventors: 王学刚; 丁亮
Original assignee: Changzhou Xiaolang Electromechanical Co ltd
Current assignee: Changzhou Xiaolang Electromechanical Co ltd
Priority date: 2021-07-22
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2021-09-21

Abstract

本发明涉及聚酰亚胺材料技术领域，具体涉及一种电子级PI膜的制备方法及生产装置，设备结构简单，制造成本低，采用逗号刮刀将反应溶液刮涂于载带上，在烘箱内烘干成膜，将烘箱设计为多节控温模式，可调节温度，成膜完成后，调节烘箱温度，进行亚胺化处理，最终制得电子级PI膜。本发明所提供的电子级PI膜的制备方法，操作方便，工艺设备简单，成膜速度快，成膜和亚胺化反应同时完成，节省时间，且能耗低，节省生产成本，能够显著提高电子级PI膜的生产率，可以有效解决传统PI薄膜制备工艺复杂、耗时长及生产效率较低等技术问题。

Description

一种电子级PI膜的制备方法及生产装置

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺材料技术领域，具体涉及一种电子级PI膜的制备方法及生产装置。

背景技术

聚酰亚胺(PI)薄膜是一种新型的耐高温有机聚合物薄膜，是目前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，由于具有优良的力学性能、电性能、化学稳定性以及很高的抗辐射性能、耐高温和耐低温性能，被广泛应用于挠性印制电路、柔性光电显示、航天航空等领域。聚酰亚胺薄膜的传统制备方法为两步法：第一步，合成聚酰胺酸；第二步，成膜和亚胺化反应。成膜方法主要有浸渍法(或称铝箔上胶法)、流延法和流涎拉伸法。浸渍法设备和工艺都比较简单，但是薄膜的表面经常粘有铝粉，薄膜长度受到限制，生产效率低；流涎法设备精度高，薄膜均匀性好，表面干净平整，薄膜长度不受限制，可以连续化生产，薄膜各方面性能均不错，一般要求的薄膜均可采用此法生产；拉伸法生产的薄膜，性能有显著提高，但工艺复杂生产条件苛刻，投资大，产品价格高，只有高质量薄膜才采用此法。

传统的流涎法制备PI膜通常采用不锈钢树脂溶液储罐、流涎嘴、流涎机、亚胺化炉、收卷机和热风系统等设备。制备PI膜的步骤大致为：(1)先将消泡后的聚酰胺酸溶液，由不锈钢溶液储罐经管路压入前机头上的流涎嘴储槽中；(2)钢带转动的同时，储槽中的溶液经流涎嘴前刮板带走，在刚带上形成厚度均匀的液膜，然后进入烘干道干燥；(3)洁净干燥的空气由鼓风机送入加热器预热到一定温度后进入上、下烘干道，热风流动方向与钢带运行方向相反，以便使液膜在干燥时温度逐渐升高，溶剂逐渐挥发，增加干燥效果；(4)PI膜在钢带上随其运行一周，溶剂蒸发成为固态薄膜，从钢带上剥离下的薄膜经导向辊引向亚胺化炉，亚胺化炉一般为多辊筒形式，与流涎机同步速度的导向辊引导PI膜进入亚胺化炉，高温亚胺化后，由收卷机收卷。但是这种传统PI膜的制造方法工艺复杂，使用设备较多，成膜速度慢，需要降低生产成本并提高生产效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电子级PI膜的制备方法及生产装置。本发明所提供的电子级PI膜的制备方法操作方便，工艺设备简单，成膜速度快，成膜和亚胺化反应同时完成，节省时间，且能耗低，节省生产成本，显著提高生产效率。本发明能够有效解决传统PI薄膜制备工艺复杂、耗时长及生产效率较低等技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

本发明提供了一种电子级PI膜的生产装置，包括烘箱、设置在所述烘箱两端的滚轴、连接两个滚轴的载带以及设置在所述烘箱进料端一侧的逗号刮刀和储液罐，所述载带的中间部位设置在所述烘箱的内部，在滚轴转动作用下，所述载带能够进出烘箱，所述逗号刮刀设置在滚轴的上方，用于控制进入所述烘箱的载带上反应溶液的涂覆厚度。

本发明还提供了一种采用上述生产装置制备电子级PI膜的方法，包括以下步骤：

(1)将聚酰胺酸溶液和催化剂混合搅拌均匀制得反应溶液；

(2)将所述反应溶液加入储液罐中，通过与储液罐相连的逗号刮刀将反应溶液涂覆在载带上，所述载带上涂覆有离型剂；

(3)涂覆有反应溶液的所述载带在滚轴的传动作用下进入烘箱进行烘干，控制烘箱温度以及所述载带在烘箱中的停留时间，所述反应溶液在烘箱中进行成膜和亚胺化反应，最终经剥离和收卷机复卷即可制得所述电子级PI膜。

进一步地，所述聚酰胺酸溶液是通过以下步骤制备的：首先在惰性气体保护下，将8～10份的胺类化合物加入90～100份的溶剂中，在常温条件下搅拌30～60分钟，待胺类化合物充分溶解后，再加入10～13份的酸酐类化合物，继续搅拌反应2小时，制得所述聚酰胺酸溶液。

进一步地，所述胺类化合物选择十八烷基胺、间苯二胺和二氨基二苯醚中的任意一种。

进一步地，所述酸酐类化合物选择均苯四甲酸二酐和联苯四甲酸二酐中的任意一种。

进一步地，所述溶剂采用N，N-二甲基乙酰胺、三丙二醇甲醚和邻苯二甲酸二甲酯中的任意一种。

进一步地，所述催化剂采用三乙醇胺、三乙胺、3-甲基吡啶和异喹啉中的任意一种。

进一步地，所述离型剂采用聚烯烃类或者长链烷烃类离型剂。

进一步地，所述烘箱的温度控制在180～260℃，涂覆有反应溶液的载带在烘箱中的停留时间控制在5～15分钟。

进一步地，所述PI膜的厚度为3～75μm。

相对于传统的PI膜制备工艺，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的电子级PI膜的生产装置结构简单，制造成本低，采用逗号刮刀将反应溶液刮涂于载带上的方式，在烘箱中进行烘干成膜，将烘箱设计为多节控温模式，可调节改变温度，成膜完成后，调节烘箱温度，进行亚胺化处理。本发明提供的电子级PI膜的制备方法相对传统工艺，成膜速度快，成膜和亚胺化反应同时完成，能耗低且用时短，操作方便，能够大大提高电子级PI膜的生产效率，采用本发明的制备方法制备的电子级PI膜厚度可自由调控，具有良好的力学性能和导电性能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明电子级PI膜的生产装置的示意图。

图中标号说明：1、烘箱；2、滚轴；3、载带；4、逗号刮刀；5、储液罐；6、收卷机；7、PI膜。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，应当理解，以下所述的实施例，仅是本发明的较佳实施例，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及有益效果，仅用于说明和解释本发明，并非用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的电子级PI膜的生产装置结构及工作原理如下：

烘箱1的两端分别设置带有滚轴2的装置，两端的滚轴2通过载带3连接，载带3的中间部分设置在烘箱1中，烘箱1的烘道长度均为36～60米，烘道分为上、下两层烘道，与逗号刮刀4相连的储液罐5设置在其中一端带有滚轴2的装置上方，储液罐5中存放反应溶液，在逗号刮刀4的作用下将反应溶液涂覆在载带3上，在两端滚轴2的作用下带动载带3转动，载带3先后依次经过烘箱1的上层烘道和下层烘道，在烘箱1中进行成膜和亚胺化反应，最终离开烘箱1，将PI膜7进行剥离，通过与烘箱1出口端连接的收卷机6将剥离后的PI膜7进行收卷。

通过调整载带3和逗号刮刀4之间的距离能够控制PI膜的厚度，从而可以实现3～75μm厚度的PI膜的制备。

实施例1

本实施例所用的聚酰胺酸溶液的制备过程：首先在氮气保护下，将8份十八烷基胺加入90份N，N-二甲基乙酰胺中，在常温条件下搅拌45分钟，待十八烷基胺充分溶解后，再加入10份的均苯四甲酸二酐，继续搅拌反应2小时，制得聚酰胺酸溶液。

本实施例制备电子级PI膜的步骤如下：

(1)将上述制备的聚酰胺酸溶液和异喹啉催化剂混合搅拌均匀制得反应溶液；

(2)将上述制备的反应溶液加入储液罐中，通过与储液罐相连的逗号刮刀将反应溶液涂覆在上层载带上，载带上涂覆有长链烷基离型剂；

(3)涂覆有反应溶液的载带在滚轴的传动作用下进入烘箱进行烘干，烘箱温度控制在180℃，载带在烘箱中的总停留时间控制在5分钟，反应溶液在烘箱中进行成膜和亚胺化反应，最终经剥离和收卷机复卷即可制得所述电子级PI膜。

实施例2

本实施例所用的聚酰胺酸溶液的制备过程：首先在氮气保护下，将9份十八烷基胺加入95份N，N-二甲基乙酰胺中，在常温条件下搅拌45分钟，待十八烷基胺充分溶解后，再加入11份的联苯四甲酸二酐，继续搅拌反应2小时，制得聚酰胺酸溶液。

本实施例制备电子级PI膜的步骤如下：

(1)将上述制备的聚酰胺酸溶液和3-甲基吡啶混合搅拌均匀制得反应溶液；

(2)将上述制备的反应溶液加入储液罐中，通过与储液罐相连的逗号刮刀将反应溶液涂覆在上层载带上，载带上涂覆有聚乙烯烃离型剂；

(3)涂覆有反应溶液的载带在滚轴的传动作用下进入烘箱进行烘干，烘箱温度控制在200℃，载带在烘箱中的总停留时间控制在10分钟，反应溶液在烘箱中进行成膜和亚胺化反应，最终经剥离和收卷机复卷即可制得所述电子级PI膜。

实施例3

本实施例所用的聚酰胺酸溶液的制备过程：首先在氮气保护下，将10份间苯二胺加入100份三丙二醇甲醚中，在常温条件下搅拌60分钟，待间苯二胺充分溶解后，再加入13份的均苯四甲酸二酐，继续搅拌反应2小时，制得聚酰胺酸溶液。

本实施例制备电子级PI膜的步骤如下：

(1)将上述制备的聚酰胺酸溶液和三乙醇胺混合搅拌均匀制得反应溶液；

(3)涂覆有反应溶液的载带在滚轴的传动作用下进入烘箱进行烘干，烘箱温度控制在220℃，载带在烘箱中的总停留时间控制在10分钟，反应溶液在烘箱中进行成膜和亚胺化反应，最终经剥离和收卷机复卷即可制得所述电子级PI膜。

实施例4

本实施例所用的聚酰胺酸溶液的制备过程：首先在氮气保护下，将10份二氨基二苯醚加入90份邻苯二甲酸二甲酯中，在常温条件下搅拌50分钟，待二氨基二苯醚充分溶解后，再加入12份的联苯四甲酸二酐，继续搅拌反应2小时，制得聚酰胺酸溶液。

本实施例制备电子级PI膜的步骤如下：

(1)将上述制备的聚酰胺酸溶液和三乙胺混合搅拌均匀制得反应溶液；

(3)涂覆有反应溶液的载带在滚轴的传动作用下进入烘箱进行烘干，烘箱温度控制在260℃，载带在烘箱中的总停留时间控制在15分钟，反应溶液在烘箱中进行成膜和亚胺化反应，最终经剥离和收卷机复卷即可制得所述电子级PI膜。

对采用本发明实施例1～4提供的方法制备的电子级PI膜的厚度、密度和导电性能进行测试，并按照塑料材料的拉伸试验测试标准ISO 527-1-2012对样品的拉伸性能进行测试。测试结果如表1所示。

表1电子级PI膜的性能测试结果

本发明提供的电子级PI膜的制备方法操作简单，成膜速度快，节省时间和生产成本，提高了生产效率，制备的电子级PI膜具有良好的拉伸性能和导电性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电子级PI膜的生产装置，其特征在于，包括烘箱、设置在所述烘箱两端的滚轴、连接两个滚轴的载带以及设置在所述烘箱进料端一侧的逗号刮刀和储液罐，所述载带的中间部位设置在所述烘箱的内部，在滚轴转动作用下，所述载带能够进出烘箱，所述逗号刮刀设置在滚轴的上方，用于控制进入所述烘箱的载带上反应溶液的涂覆厚度。

2.一种采用权利要求1所述的生产装置制备电子级PI膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将聚酰胺酸溶液和催化剂混合搅拌均匀制得反应溶液；

3.根据权利要求1所述的一种电子级PI膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸溶液是通过以下步骤制备的：首先在惰性气体保护下，将8～10份的胺类化合物加入90～100份的溶剂中，在常温条件下搅拌30～60分钟，待胺类化合物充分溶解后，再加入10～13份的酸酐类化合物，继续搅拌反应2小时，制得所述聚酰胺酸溶液。

4.根据权利要求3所述的一种电子级PI膜的制备方法，其特征在于，所述胺类化合物选择十八烷基胺、间苯二胺和二氨基二苯醚中的任意一种。

5.根据权利要求3所述的一种电子级PI膜的制备方法，其特征在于，所述酸酐类化合物选择均苯四甲酸二酐和联苯四甲酸二酐中的任意一种。

6.根据权利要求3所述的一种电子级PI膜的制备方法，其特征在于，所述溶剂采用N，N-二甲基乙酰胺、三丙二醇甲醚和邻苯二甲酸二甲酯中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种电子级PI膜的制备方法，其特征在于，所述催化剂采用三乙醇胺、三乙胺、3-甲基吡啶和异喹啉中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种电子级PI膜的制备方法，其特征在于，所述离型剂采用聚烯烃类或者长链烷烃类离型剂。

9.根据权利要求1所述的一种电子级PI膜的制备方法，其特征在于，所述烘箱的温度控制在180～260℃，涂覆有反应溶液的载带在烘箱中的停留时间控制在5～15分钟。

10.根据权利要求1所述的一种电子级PI膜的制备方法，其特征在于，所述PI膜的厚度为3～75μm。