TW201833185A - 用來製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法 - Google Patents
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Abstract
實施例有關一種用於製備無色、透明及機械特性優異的聚醯胺-醯亞胺膜之方法,及能夠提供一種用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其包含聚合芳族二胺化合物、芳族二酐化合物及二羰基化合物,製得一聚醯胺-醯亞胺聚合物溶液;擠壓及澆鑄該聚合物溶液,然後乾燥該澆鑄聚合物溶液,製得一凝膠片;及熱處理該凝膠片,以產生該聚醯胺-醯亞胺膜,其中該聚合物溶液之黏度為100,000至500,000cps,且以20µm至75µm之厚度計,該聚醯胺-醯亞胺膜具有5或更低之黃色指數、2%或更小之霧度、85%或更高之透射率及5.0GPa或更大之模量。
Description
發明領域 實施例有關一種用於製備無色、透明且機械特性優異的聚醯胺-醯亞胺膜之方法。
發明背景 因為聚醯胺-醯亞胺(PAI)對磨擦、熱及化學物質具優異的抗性,所以被用於諸如主要的電氣絕緣、塗層、黏合劑、擠出成型樹脂、耐熱漆、耐熱板、耐熱黏合劑、耐熱纖維及耐熱膜之應用。
聚醯胺-醯亞胺可用在各種領域。例如,將聚醯胺-醯亞胺製成粉末之形式,然後用作為金屬或磁導線之塗層。根據其之應用與其它添加物混合。此外,將聚醯胺-醯亞胺與氟聚合物一起使用作為裝飾及防腐蝕之塗料。其亦參與將氟聚合物結合至金屬基材之作用。此外,聚醯胺-醯亞胺可用來塗佈廚房用具,憑藉其耐熱及耐化學性可作為氣體隔離膜,以及可在天然氣井中,用於過濾如二氧化碳、硫化氫及雜質之污染物。
近年來,聚醯胺-醯亞胺已經開發成便宜且光學、機械及熱特性優異的膜之形式。
技術問題
實施例目的在於提供一種用於製備無色、透明且機械特性優異的聚醯胺-醯亞胺膜之方法。解決問題之方法
根據用於達到以上目的之一實施例,提供有一種用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其包含聚合芳族二胺化合物、芳族二酐化合物及二羰基化合物,製得一聚醯胺-醯亞胺聚合物溶液;擠壓及澆鑄該聚合物溶液,然後乾燥該澆鑄聚合物溶液,製得一凝膠片;及熱處理該凝膠片,以產生該聚醯胺-醯亞胺膜,其中該聚合物溶液之黏度為100,000至500,000cps,且以20µm至75µm之厚度計,該聚醯胺-醯亞胺膜具有5或更低之黃色指數、2%或更小之霧度、85%或更高之透射率及5.0GPa或更大之模量。
此外,根據另一實施例,提供有一種用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其包含聚合芳族二胺化合物、芳族二酐化合物及二羰基化合物,製得一聚醯胺-醯亞胺聚合物溶液;擠壓及澆鑄該聚合物溶液,然後乾燥該澆鑄聚合物溶液,製得一凝膠片;及熱處理該凝膠片,以產生該聚醯胺-醯亞胺膜,其中製備該聚合物溶液之步驟包含聚合該芳族二胺化合物、該芳族二酐化合物、一部分的該二羰基化合物以產生一第一聚合物溶液;及於該第一聚合物溶液中進一步添加剩餘部分的該二羰基化合物以產生具有黏度為100,000至500,000cps之一第二聚合物溶液,該聚合物溶液包含該聚醯胺-醯亞胺聚合物及一有機溶劑,以該聚合物溶液之總重量計,該聚醯胺-醯亞胺聚合物之含量為5重量%至20重量%,且以20µm至75µm之厚度計,該聚醯胺-醯亞胺膜具有5或更低之黃色指數、2%或更小之霧度、85%或更高之透射率及5.0GPa或更大之模量。本發明之有利作用
根據該實施例之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法能夠提供一種無色、透明且機械特性優異的聚醯胺-醯亞胺膜。
進行本發明之最佳實施例 在下文中,將參照範例詳細說明本發明。只要不改變本發明之要旨,可將該等範例修改成各種形式。
在此說明書中,當稱一部件“包含”一元件時,除非有特別指示,否則應理解成該部件亦可包含其它元件。
此外,在此所使用之所有與組份之數量、反應條件等等相關之數字與表達,除非有特別指出,否則應理解為經“約”之術語修飾過的。
在此使用之術語第一、第二等等,係用於說明各種的元件,而該元件不應受該術語之限制。該術語僅用於區別一元件與另一元件之目的。
實施例提供一種用於製備無色、透明且機械特性優異的聚醯胺-醯亞胺膜之方法。
根據一實施例之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,包含聚合芳族二胺化合物、芳族二酐化合物及二羰基化合物,製得一聚醯胺-醯亞胺聚合物溶液;擠壓及澆鑄該聚合物溶液,然後乾燥該澆鑄聚合物溶液,製得一凝膠片;及熱處理該凝膠片,以產生該聚醯胺-醯亞胺膜,其中該聚合物溶液之黏度為100,000至500,000cps,且以20µm至75µm之厚度計,該聚醯胺-醯亞胺膜具有5或更低之黃色指數、2%或更小之霧度、85%或更高之透射率及5.0GPa或更大之模量。
此外,根據一實施例之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,包含聚合芳族二胺化合物、芳族二酐化合物及二羰基化合物,製得一聚醯胺-醯亞胺聚合物溶液;擠壓及澆鑄該聚合物溶液,然後乾燥該澆鑄聚合物溶液,製得一凝膠片;及熱處理該凝膠片,以產生該聚醯胺-醯亞胺膜,其中製備該聚合物溶液之步驟包含聚合該芳族二胺化合物、該芳族二酐化合物、一部分的該二羰基化合物以產生一第一聚合物溶液;及於該第一聚合物溶液中進一步添加一剩餘部分的該二羰基化合物,以產生具有黏度為100,000至500,000cps之一第二聚合物溶液,該聚合物溶液包含該聚醯胺-醯亞胺聚合物及一有機溶劑,以該聚合物溶液之總重量計,該聚醯胺-醯亞胺聚合物之含量為5重量%至20重量%,且以20µm至75µm之厚度計,該聚醯胺-醯亞胺膜具有5或更低之黃色指數、2%或更小之霧度、85%或更高之透射率及5.0GPa或更大之模量。
該聚合物溶液包含該聚醯胺-醯亞胺聚合物及一有機溶劑。以該聚合物溶液之總重量計,該聚醯胺-醯亞胺聚合物之含量可為5重量%至20重量%、8重量%至15重量%或10重量%至15重量%。
在該聚合反應中所使用之有機溶劑可為至少一種選自於由下列所構成之群組:二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、間甲酚、四氫呋喃(THF)及氯仿,但並不限於此。
此外,製備該聚合物溶液之步驟包含聚合芳族二胺化合物、芳族二酐化合物及二羰基化合物。
具體地,該二羰基化合物可包含一第一二羰基化合物及一第二二羰基化合物。製備該聚合物溶液之步驟可包含在一有機溶劑中聚合該芳族二胺化合物、該芳族二酐化合物、該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物,以產生一第一聚合物溶液;及進一步於該第一聚合物溶液中添加該第二二羰基化合物,以產生具有黏度為100,000至500,000cps之一第二聚合物溶液。
此外,製備該聚合物溶液之步驟包含聚合該芳族二胺化合物、該芳族二酐化合物、一部分的該二羰基化合物以產生一第一聚合物溶液;及於該第一聚合物溶液中進一步添加一剩餘部分的該二羰基化合物,以產生具有黏度為100,000至500,000cps之一第二聚合物溶液。
具體地,該二羰基化合物可包含一第一二羰基化合物及一第二二羰基化合物。在產生該第一聚合物溶液之步驟中,該部分的二羰基化合物可包含該第一二羰基化合物,而在產生該第二聚合物溶液之步驟中,該剩餘部分的二羰基化合物可包含該第二二羰基化合物。更具體地,在產生該第一聚合物溶液之步驟中,該部分的二羰基化合物可包含全部的第一二羰基化合物及一部分的第二二羰基化合物,而在產生該第二聚合物溶液之步驟中,該剩餘部分的二羰基化合物可包含剩餘部分的第二二羰基化合物。
此外,產生該第一聚合物溶液之步驟可包含同時或依序聚合該芳族二胺化合物、該芳族二酐化合物、該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物。
具體地,產生該第一聚合物溶液之步驟可包含同時聚合該芳族二胺化合物、該芳族二酐化合物、該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物。
此外,產生該第一聚合物溶液之步驟可包含聚合該芳族二胺化合物與該芳族二酐化合物,以產生一聚醯胺酸溶液;及於該聚醯胺酸溶液中添加該第一二羰基化合物與該第二二羰基化合物,以便聚合其等。
該聚醯胺酸溶液是包含聚醯胺酸之溶液。
以不同的方式產得該第一聚合物溶液之步驟,可包含聚合該芳族二胺化合物、該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物,以產生醯胺聚合物溶液;及於該醯胺聚合物溶液中添加該芳族二酐化合物,以便聚合其等。
該醯胺聚合物溶液是包含具有醯胺重複單元之聚合物之溶液。
該第一聚合物溶液中所含之共聚物,包含從該芳族二胺化合物與該芳族二酐化合物之聚合反應衍生而來之醯亞胺重複單元,及從該芳族二胺化合物與該二羰基化合物之聚合反應衍生而來之醯胺重複單元。
該第一聚合物溶液是用於製備該第二聚合物溶液之一預聚物溶液。即,該第一聚合物溶液經進一步聚合反應之處理,從而產生該第二聚合物溶液。該第二聚合物溶液是含有將用於製備根據該實施例之聚醯胺-醯亞胺膜之聚合物之溶液。
該第一聚合物溶液之黏度為1,000至100,000cps。具體地,該第一聚合物溶液之黏度可為1,000至70,000cps、1,000至50,000cps、1,000至35,000cps或2,000至35,000cps,但不限於此。
該芳族二胺化合物是會與該芳族二酐化合物形成醯亞胺鍵以及與該二羰基化合物形成醯胺鍵,藉此形成共聚物之化合物。
在一實施例中,可使用一種類型的芳族二胺作為該芳族二胺化合物。假如使用單一種類型的芳族二胺化合物,則可很容易地設計該聚醯胺-醯亞胺聚合物之化學結構,且可提升該方法之效率。
例如,該芳族二胺化合物可包含由以下式1表示之2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺聯苯(TFDB),但並不限於此。 [式1]
該芳族二酐化合物是有助於改善該聚醯胺-醯亞胺膜之光學特性如透射率之化合物,因為其具有低雙折射值。
在一實施例中,可使用一種類型的芳族二酐作為該芳族二胺化合物。假如使用單一種類型的芳族二胺化合物,則可很容易地設計該聚醯胺-醯亞胺聚合物之化學結構,且可提升該方法之效率。
例如,該芳族二酐化合物可包含由以下式2表示之2,2'-雙-(3,4-二羧苯基)六氟丙烷二酐(6-FDA),但並不限於此。 [式2]
該芳族二胺化合物及該二酐化合物可聚合形成聚醯胺酸。
隨後,透過脫水反應可將該聚醯胺酸轉換成聚醯亞胺,且該聚醯亞胺包含醯亞胺重複單元。
例如,該聚醯亞胺可包含由以下式3表示之化合物,但並不限於此。 [式3]
在以上式3中,n是1至400之整數。
該二羰基化合物可為一第一二羰基化合物和/或一第二二羰基化合物。
該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物可分別為芳族二羰基化合物。
該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物可為彼此不同的化合物。
例如,該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物可為彼此不同的芳族二羰基化合物,但其等不限於此。
假如該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物分別為芳族二羰基化合物,則其等包含苯環。因此,其等可能有助於改善因此產生的聚醯胺-醯亞胺膜之機械特性,如表面粗糙度及抗拉強度。
在一實施例中,可使用二種類型之芳族二羰基化合物作為該二羰基化合物。假如使用二種類型的芳族二羰基化合物,則可將該聚醯胺-醯亞胺聚合物之化學結構設定成能夠實現所需的特性,且可提升該方法之效率。
該二羰基化合物可選自1,1'-聯苯基-4,4'-二羰醯氯(BPDC, 1,1'-biphenyl-4,4'-dicarbonyl dichloride)及對酞醯氯(TPC, terephthaloyl chloride),但並不限於此。
例如,該第一二羰基化合物可包含由以下式4表示之1,1'-聯苯基-4,4'-二羰醯氯(BPDC),但並不限於此。 [式4]
另外,該第二二羰基化合物可包含由以下式5表示之對酞醯氯(TPC),但並不限於此。 [式5]
假如適當的組合使用1,1'-聯苯基-4,4'-二羰醯氯(BPDC)作為該第一二羰基化合物,及使用對酞醯氯(TPC)作為該第二二羰基化合物,則因此產生之聚醯胺-醯亞胺膜可具有高抗氧化性。
此外,該芳族二胺化合物及該芳族二羰基化合物可聚成形成由以下式6及7表示之醯胺重複單元。 [式6][式7]
在以上式6中,x是1至400之整數。
在以上式7中,y是1至400之整數。
該芳族二胺化合物可包含2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺聯苯(TFDB),該芳族二酐化合物可包含2,2'-雙(3,4-二羧苯基)六氟丙烷二酐(6-FDA)、該第一二羰基化合物可包含1,1'-聯苯基-4,4'-二羰醯氯(BPDC)及該第二二羰基化合物可包含對酞醯氯(TPC)。但其等不限於此。
該芳族二胺化合物可為2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺聯苯(TFDB),該芳族二酐化合物可為2,2'-雙(3,4-二羧苯基)六氟丙烷二酐(6-FDA)、該第一二羰基化合物可為1,1'-聯苯基-4,4'-二羰醯氯(BPDC)及該第二二羰基化合物可為對酞醯氯(TPC)。但其等不限於此。
一實施例之特徵在於,其能夠提供一種聚醯胺-醯亞胺膜,其之光學特徵、機械特性及可撓性可藉由適當地控制該醯亞胺重複單元及該醯胺重複單元之含量,在無需複雜的程序下,以良好平衡的方式改善。
該醯亞胺重複單元之含量及該醯胺重複單元之含量,可經由該芳族二酐化合物及該二羰基化合物之量控制。
在另一實施例中,獲得該第一聚合物溶液之步驟,可包含添加該芳族二酐化合物、該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物,於一過量的該芳族二胺化合物中。
具體地,以該芳族二酐化合物、該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物之總莫耳計,該芳族二酐化合物之使用量可為20莫耳%至50莫耳%,但不限於此。
假如該芳族二酐化合物之含量落在以上之範圍內,則該聚醯胺-醯亞胺膜在表面硬度、抗拉強度等等方面具有優異的機械特性。
此外,以該芳族二酐化合物、該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物之總莫耳計,該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物之使用量可為50莫耳%至80莫耳%,但並不限於此。
假如該二羰基化合物之含量落在以上之範圍內,則該聚醯胺-醯亞胺膜在透射率、霧度等等方面具有優異的光學特性。
在另一實施例之獲得該第一聚合物溶液之步驟中,以該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物之總莫耳計,該第一二羰基化合物之使用量可為50莫耳%至70莫耳%,但並不限於此。
該第一二羰基化合物可包含1,1'-聯苯基-4,4'-二羰醯氯(BPDC),及該第二二羰基化合物可包含對酞醯氯(TPC)。
假如該第一二羰基化合物之含量小於50莫耳%,則該聚醯胺-醯亞胺膜之抗拉強度(或模量)可能變差。假如該第一二羰基化合物之含量超過70莫耳%,則可能使諸如霧度等等之光學特性變差。
較佳地,在獲得該第一聚合物溶液之步驟中,可使用(i)過量的該芳族二胺化合物 ,至少與其它反應物相同的莫耳數量,(II)以該芳族二酐化合物、該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物之總莫耳計,20莫耳%至50莫耳%之該芳族二酐化合物,及(iii)以該芳族二酐化合物、該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物之總莫耳計,50莫耳%至80莫耳%之該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物。
具體地,以該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物之總莫耳計,可使用50莫耳%至70莫耳%之該第一二羰基化合物(如,1,1'-聯苯基-4,4'-二羰醯氯,BPDC)及30莫耳%至50莫耳%之該第二二羰基化合物(如,對酞醯氯,TPC)。
藉由適當地控制該醯亞胺重複單元之含量及該醯胺重複單元之含量,能夠在無需先前技術所採用之如沈澱、過濾、乾燥及再溶解之步驟之情況下,提供以良好平衡的方式改善光學特徵、機械特性及可撓性之聚醯亞胺膜。
在獲得該第一聚合物溶液之步驟後,可藉由於該第一聚合物溶液中進一步添加該第二二羰基化合物而獲得具有黏度為100,000至500,000cps之該第二聚合物溶液。
在獲得該第一聚合物溶液之步驟中所添加的第二二羰基化合物,對在獲得該第二聚合物溶液之步驟中所添加的第二二羰基化合物之重量比,可為90:10至99:1,但並不限於此。
此外,在獲得該第二聚合物溶液之步驟中所添加的第二二羰基化合物,可呈溶液之形式,其中該第二二羰基化合物以5至20重量%之濃度溶於一有機溶劑中,但並不限於此。
此有利之處在於可準確的達到所需的黏度。
例如,該第二聚合物溶液之黏度可為100,000至500,000cps、100,000至400,000cps或150,000至350,000cps,但並不限於此。
假如該第二聚合物溶液之黏度落在以上之範圍內,則在擠壓及澆鑄步驟中可有效地產生聚醯胺-醯亞胺膜。此外,因此產生之聚醯胺-醯亞胺膜可具有改善的模量等等方面之機械特性。
以該第二聚合物溶液中所含之固體含量為5重量%至20重量%為基礎,該第二聚合物溶液之黏度可在以上所述之範圍內。具體地,以該第二聚合物溶液中所含之固體含量為10重量%至20重量%為基礎,該第二聚合物溶液之黏度可在以上所述之範圍內。具體地,以該第二聚合物溶液中所含之固體含量為11重量%至19重量%為基礎,該第二聚合物溶液之黏度可在以上所述之範圍內,但不限於此。
假如該第二聚合物溶液中所含之固體含量落在以上之範圍內,則在擠壓及澆鑄步驟中可有效地產生聚醯胺-醯亞胺膜。此外,因此產生之聚醯胺-醯亞胺膜可具有改善的模量等等方面之機械特性以及低黃色指數等等方面之光學特性。
在獲得該第一聚合物溶液之步驟中、在獲得該第二聚合物之步驟中或在獲得該第二聚合物之步驟後,可進一步添加一催化劑。
該催化劑之例子包括,但不限於,b甲吡啶、乙酸酐等等。
進一步添加該催化劑,可促進反應速率及產生改善該重複單元結構間或該重複單元結構內之鍵結力的作用。
此外,在添加該催化劑、乾燥與重新溶解該聚合溶液之步驟中,或添加該溶劑以利擠壓步驟之步驟中,可適度調整該聚合物溶液之黏度。
該聚醯胺-醯亞胺聚合物在上述有機溶劑中應具有適當的溶解度。例如,該聚合物應具有如下之溶解度位準:當將0.1g根據該實施例之從該聚醯胺-醯亞胺聚合物最終製得的聚醯胺-醯亞胺膜浸於10mL之DMAc中時,用肉眼觀察到該膜可在1個小時內完全溶解。
根據一實施例之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,包含擠壓及澆鑄該聚合物溶液,然後乾燥該澆鑄聚合物溶液,製得一凝膠片,及熱處理該凝膠片,以產生該聚醯胺-醯亞胺膜。
在製得該聚合物溶液之步驟後,該方法可包含擠壓及澆鑄該聚合物溶液,然後乾燥該澆鑄聚合物溶液以製得一凝膠片。
在以上之擠壓及澆鑄步驟中,可使用以上所提及的有機溶劑。
將該聚合物溶液擠壓及澆鑄至一鑄體,諸如鑄輥、鑄帶等等上。在此情況下,該聚合物溶液係以約0.5m/min至約15m/min之速率,300至600µm之厚度澆鑄至該鑄體上。更具體地,該聚合物溶液澆鑄之厚度為400mm至500mm。假如該擠壓及澆鑄速率落在以上的範圍內,則根據該實施例之製備方法產生之聚醯胺-醯亞胺膜可具有改善的光學特徵及機械特徵。
即,假如該聚合物溶液具有以上所提及之範圍內的黏度,則在上述擠壓速率下之擠壓及澆鑄,有利於具有改善的光學特徵及機械特徵。
在將該聚合物溶液澆鑄至該鑄體上之後,利用乾燥步驟除去該聚合物溶液中所含之溶劑,從而在該鑄體上形成一凝膠片。
該乾燥步驟可在約60°C至約150°C之溫度下進行一段從約5分鐘至約60分鐘之時間。
之後,在大氣環境下熱處理該凝膠片,從而產生根據該實施例之聚醯胺-醯亞胺膜。
該熱處理可在約60°C至約500°C之溫度範圍內進行約5至約30分鐘。更詳細地,該熱處理可在具有約80°C至約300°C之入口溫度,及1°C/min至25°C/min之升溫速率之聯機熱處理裝置中進行5至20分鐘。
因為該聚醯胺-醯亞胺聚合物具有高抗氧化性,所以在熱處理步驟期間不易受大氣中所含之氧的影響。因此,根據該實施例之聚醯胺-醯亞胺膜可具有改善的光學特徵。
此外,為了防止膜之黃化及確保膜之透明度,當以習知之方法形成聚醯亞胺膜時需進行氮氣吹掃。然而根據該實施例,可在不需要此氮氣吹掃之情況下產生具優異的光學特徵之聚醯胺-醯亞胺膜。
根據該實施例製得之聚醯胺-醯亞胺膜可具有5GPa或更大、5.1GPa或更大或5.2GPa或更大之模量。此外,根據該實施例製得之聚醯胺-醯亞胺膜之最大模量可為10GPa或更大,但不限於此。
此外,以20µm至75µm之厚度計,或更詳細地以25µm至約60µm之厚度計,根據該實施例製得之聚醯胺-醯亞胺膜可具有在550nm下測得之透射率為85%或更高、87%或更高、88%或更高或89%或更高。
以20µm至75µm之厚度計,更詳細地以約25µm至約60µm之厚度計,根據該實施例製得之聚醯胺-醯亞胺膜可具有2%或更小、1.5%或更小、1.2%或更小、1.0%或更小、0.8%或更小或0.6%或更小之霧度。
此外,以20µm至75µm之厚度計,更詳細地以約25µm至約60µm之厚度計,根據該實施例製得之聚醯胺-醯亞胺膜可具有5或更低、4或更低、3或更低、2.8或更低、2.6或更低之黃色指數(YI)。
上述聚醯胺-醯亞胺膜的各種特徵可以組合。進行本發明之實施例
[範例
]
在下文中,將參照範例詳細說明本發明。但下列之範例是用於進一步描述本發明,而本發明之範疇不限於此。範例1
在20°C氮環境下,1噸裝設有溫控雙夾套聚合反應器中,載入326.3kg作為有機溶劑之二甲基乙醯胺(DMAc)。然後慢慢地於其中加入29.7kg (0.2莫耳)作為芳族二胺之2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺聯苯(TFDB),使其溶解。
隨後,於其中慢慢地加入12.4kg (0.06莫耳)作為芳族二酐之2,2'-雙(3,4-二羧苯基)六氟丙烷二酐(6-FDA)之同時,攪拌該混合物1個小時。
之後,加入10.9kg (0.084莫耳)作為第一二羰基化合物之1,1'-聯苯基-4,4'-二羰醯氯(BPDC),接著攪拌1個小時。然後加入4.5kg (0.048莫耳)作為第二二羰基化合物之對酞醯氯(TPC),其相當於欲加入數量的96%,接著攪拌1個小時,如此製得第一聚合物溶液。
測量因此製得之第一聚合物溶液之黏度。假如測得之黏度沒有達到標的黏度,則於DMAc有機溶劑中製備濃度為10重量%之TPC溶液,然後於該第一聚合物溶液中加入500至1,000mL的TPC溶液,接著攪拌30分鐘。重複此程序,如此製得第二聚合物溶液。
將該第二聚合物溶液以約10m/min之速率及430mm之厚度塗佈至一鋼帶上,之後在120°C之熱空氣中乾燥10分鐘。從該鋼帶上剝下乾燥的聚醯胺-醯亞胺聚合物,將其固定至一銷釘框,然後在80°C至500°C之溫度範圍內,以2°C/min之升溫速率熱處理,獲得具有厚度為50µm之聚醯胺-醯亞胺膜。
根據以上範例1,產率在緊接於膜形成步驟之前(即,即將塗佈之前)達到約100%。在此,“產率”意指殘留在待塗佈溶液中之材料的莫耳數量,對載入材料的莫耳數量之比率。
根據習知的製備方法,產率在緊接於膜形成步驟之前為約60%,其歸因於在聚醯亞胺化、沈澱、過濾及乾燥之步驟中不可避免的材料損失。範例2 至4
除了該第二聚合物溶液之黏度如以下表1所示的外,用與以上範例1所述相同之方法產生各個聚醯胺-醯亞胺膜。比較例1 與2
除了該第二聚合物溶液之黏度如以下表1所示的外,以與範例1相同之方法產生各個聚醯胺-醯亞胺膜。比較例3
於500ml裝設有攪拌器、氮注入器、滴液漏斗、溫度控制器及冷凝器之反應器中,載入280.215g之N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),同時使氮氣通過該反應器,接著添加雙三氟甲基聯苯胺(0.096莫耳)供其溶解。於其中加入21.184g (0.072莫耳)之聯苯四羧酸二酐(BPDA),然後反應1個小時。之後,於其中加入9.063g (0.0204莫耳)之2-雙(3,4-二羧苯基)六氟丙烷二酐(6-FDA),然後反應2個小時,接著於其中添加12.443g (0.024莫耳)之2,2-雙(4-(4-胺苯氧基)苯基)六氟丙烷(HFBAPP)供溶解1個小時。之後,於其中加入5.603g (0.0276莫耳)之對酞醯氯,然後反應18個小時,藉此獲得具有固體含量為22重量%及黏度為250,000cps之聚合物溶液。
該反應完成時,將該聚合物溶液塗佈至一不鏽鋼板上,澆鑄厚度為60µm,之後令其在80°C熱空氣中乾燥30分鐘,150°C下30分鐘及280°C下30分鐘。之後,使乾燥的聚合物漸漸冷卻,且從該板上剝下,從而獲得具有厚度為50µm之聚醯胺-醯亞胺膜。[ 評估範例]
測量及評估根據範例1至4及比較例1至3之膜之下列特性。結果示於以下表1中。評估範例1 :膜厚度之測量
用日本Mitsutoyo Corporation製造之數位測微器547-401測量寬度方向上的5個點,取其平均值作為厚度。評估範例2 :透射率(TT) 及霧度(HZ) 之測量
使用Nippon Denshoku Kogyo製造之霧度計NDH-5000W測量在550nm下之透射率及霧度。評估範例3 :黃色指數(YI) 之測量
使用分光光度計(UltraScan PRO, Hunter Associates Laboratory),利用CIE比色系統,測量黃色指數(YI)。評估範例4 :模量之測量
從垂直於膜之主要收縮方向上至少5cm及在該主要收縮方向上10cm,切下樣本。利用Instron之萬能試驗機UTM 5566A中,以5cm間隔設置之夾子將其固定。在室溫下以5mm/min之速率拉伸時,可獲得應力-應變曲線直到樣本碎裂。在該應力-應變曲線中,負載相對於起始應變之斜率取為模量(GPa)。評估範例5 :外觀
在3波長螢光燈下以45°斜角觀察樣本。當在樣品中發現有核或無核圓形異物時,將其評估為“凝膠化”。當沒有出現此異物時,評估為“○”。 [表1]
如以上表1所示,相較於比較例1至3,範例1至4之膜為無色且透明的,以及具優異的機械特性。此外,因為膜具有優異的可撓性,所以其等可有利地用於撓性顯示器領域。
Claims (18)
- 一種用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其包含: 聚合芳族二胺化合物、芳族二酐化合物及二羰基化合物,以製得一聚醯胺-醯亞胺聚合物溶液; 擠壓及澆鑄該聚合物溶液,然後乾燥該澆鑄聚合物溶液,以製得一凝膠片;及 熱處理該凝膠片,以產生該聚醯胺-醯亞胺膜, 其中該聚合物溶液之黏度為100,000至500,000cps,且以20µm至75µm之厚度計,該聚醯胺-醯亞胺膜具有5或更低之黃色指數、2%或更小之霧度、85%或更高之透射率及5.0GPa或更大之模量。
- 如請求項1之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中在製備該聚合物溶液之步驟中,該聚合物溶液包含該聚醯胺-醯亞胺聚合物及一有機溶劑,及以該聚合物溶液之總重量計,該聚醯胺-醯亞胺聚合物之含量為5重量%至20重量%。
- 如請求項1之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中該聚合物溶液係以約0.5m/min至約15m/min之速率,及以300至600µm之厚度澆鑄至一鑄體上。
- 如請求項1之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中以該芳族二酐化合物及該二羰基化合物之總莫耳計,該聚醯胺-醯亞胺膜包含20莫耳%至50莫耳%數量的該芳族二酐化合物及50莫耳%至80莫耳%數量的該二羰基化合物。
- 如請求項1之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中使用一種類型的芳族二胺作為該芳族二胺化合物,及一種類型的芳族二酐作為該芳族二胺化合物。
- 如請求項1之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中該芳族二胺化合物包含2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺聯苯(TFDB),及該芳族二酐化合物包含2,2'-雙(3,4-二羧苯基)六氟丙烷二酐(6-FDA)。
- 如請求項1之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中該二羰基化合物是至少一種選自於由下列所構成之群組:1,1'-聯苯基-4,4'-二羰醯氯(BPDC, 1,1'-biphenyl-4,4'-dicarbonyl dichloride)及對酞醯氯(TPC, terephthaloyl chloride)。
- 如請求項1之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中該二羰基化合物包含一第一二羰基化合物及一第二二羰基化合物,及 製備該聚合物溶液之步驟包含於一有機溶劑中聚合該芳族二胺化合物、該芳族二酐化合物、該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物,以產生一第一聚合物溶液;及 於該第一聚合物溶液中進一步添加該第二二羰基化合物,以產生具有黏度為100,000至500,000cps之一第二聚合物溶液。
- 如請求項8之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中產生該第一聚合物溶液之步驟包含同時或依序聚合該芳族二胺化合物、該芳族二酐化合物、該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物。
- 如請求項9之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中產生該第一聚合物溶液之步驟包含聚合該芳族二胺化合物及該芳族二酐化合物,以產生一聚醯胺酸溶液;及於該聚醯胺酸溶液中添加該第一二羰基化合物及該第二二羰基化合物,以便聚合其等。
- 如請求項2之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中該有機溶液是至少一種選自於由下列所構成之群組:二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、間甲酚、四氫呋喃(THF)及氯仿。
- 如請求項8之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中該第一二羰基化合及該第二二羰基化合物是彼此不同的芳族二羰基化合物。
- 如請求項8之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中在獲得該第一聚合物溶液之步驟中所添加的該第二二羰基化合物,對在獲得該第二聚合物溶液之步驟中所添加的該第二二羰基化合物之重量比為90:10至99:1。
- 如請求項8之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中在獲得該第二聚合物溶液之步驟中所添加的該第二二羰基化合物,係呈溶液之形式,其中該第二二羰基化合物以5至20重量%之濃度溶於一有機溶劑中。
- 如請求項1之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中該聚合物溶液之黏度為150,000至350,000cps。
- 一種用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其包含: 聚合芳族二胺化合物、芳族二酐化合物及二羰基化合物,以製得一聚醯胺-醯亞胺聚合物溶液; 擠壓及澆鑄該聚合物溶液,然後乾燥該澆鑄聚合物溶液,以製得一凝膠片;及 熱處理該凝膠片,以產生該聚醯胺-醯亞胺膜, 其中製備該聚合物溶液之步驟包含: 聚合該芳族二胺化合物、該芳族二酐化合物、一部分的該二羰基化合物,以產生一第一聚合物溶液;及於該第一聚合物溶液中進一步添加剩餘部分的該二羰基化合物,以產生具有黏度為150,000至350,000cps之一第二聚合物溶液; 該聚合物溶液包含該聚醯胺-醯亞胺聚合物及一有機溶劑,以該聚合物溶液之總重量計,該聚醯胺-醯亞胺聚合物之含量為5重量%至20重量%,及 以20µm至75µm之厚度計,該聚醯胺-醯亞胺膜具有5或更低之黃色指數、2%或更小之霧度、85%或更高之透射率及5.0GPa或更大之模量。
- 如請求項16之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中 該二羰基化合物包含一第一二羰基化合物及一第二二羰基化合物,及 在產生該第一聚合物溶液之步驟中之該部分的該二羰基化合物包含該第一二羰基化合物,及 在產生該第二聚合物溶液之步驟中之該剩餘部分的該二羰基化合物包含該第二二羰基化合物。
- 如請求項17之用於製備聚醯胺-醯亞胺膜之方法,其中該第二二羰基化合物包含對酞醯氯。
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