TWI727844B

TWI727844B - 白色聚醯亞胺膜及其製造方法

Info

Publication number: TWI727844B
Application number: TW109122389A
Authority: TW
Inventors: 何宜學; 劉亭依
Original assignee: 達邁科技股份有限公司
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2021-05-11
Also published as: TW202202559A

Abstract

本發明為一種白色聚醯亞胺膜及其製造方法，其包括有下列步驟：將3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)及3,3'-二氨基二苯碸(33DDS)聚合成聚醯胺酸前驅物；將該聚醯胺酸前驅物添加脫水劑，觸媒進行塗佈，烘烤；及以化學環化法製成色度小於5、光學穿透度小於10%以及450-550nm波長之反射率大於90%之白色透明聚醯亞胺膜。

Description

白色聚醯亞胺膜及其製造方法

本發明係關於一種白色聚醯亞胺膜及其製造方法，特別係指一種具有較低之光學穿透度、較低之色度及較高之光學反射率者。。

聚醯亞胺薄膜具有優秀的耐熱性與機械性特性，因此常使用在具有高溫製程的軟性電路板應用領域。近年來由於LED產業的發展，聚醯亞胺更可應用於LED燈條的背板基材，由於LED燈條需具有良好的出光特性，因此在設計上須使用具有低透光度以及高反射率，且耐溫之聚醯亞胺膜基材。

一般而言，製作白色聚醯亞胺膜最常見的方式為添加白色色料，TWI386437揭露了一種白色聚醯亞胺膜與其製作方法，該白色聚醯亞胺膜使用3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)、BPADA、2,2'-二(三氟甲基)二氨基聯苯(TFMB)所組成之聚醯亞胺基底，再添加無機白色色料(TiO₂、CaCO₃、Al₂O₃等)，即可製作出白色聚醯亞胺膜。此外US8969909揭露一種以BPDA與TFMB為主要聚醯亞胺組成，另外添加25%至50%且粒徑小於1.9μm之白色色料可製作出白色聚醯亞胺膜。

使用白色色料產出的白色聚醯亞胺膜，其透光度隨著當白色色料添加量提升而降低，但若須達到更低的透光度，需添加更多的白色色料，由於填充物比例提高，造成聚醯亞胺膜物性降低使生產操作性變差，且添加量提升後造成白色聚醯亞胺膜比重增加，因此相同重量下產出的白色聚醯亞胺膜面積較減少，造成產出的收益效率下降，此外還有白色色粉跟聚醯亞胺間存有的分散問題，當添加量提升時，白色色粉會更容易團聚導致產生許多白色聚醯亞胺膜外觀上的缺陷，像是破孔或凸點等。

本發明白色聚醯亞胺膜及其製造方法，白其包括有下列步驟：將3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)及3,3'-二氨基二苯碸(33DDS)聚合成聚醯胺酸前驅物；將該聚醯胺酸前驅物添加脫水劑，觸媒進行塗佈，烘烤；及以化學環化法製成色度小於5、光學穿透度小於10%以及450-550nm波長之反射率大於90%之白色透明聚醯亞胺膜。

S1:將3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)及3,3'-二氨基二苯碸(33DDS)聚合成聚醯胺酸前驅物

S2:將聚醯胺酸前驅物添加脫水劑與觸媒

S3:進行加熱形成白色聚醯亞胺膜

第1圖為本發明白色聚醯亞胺膜之製作流程圖。

請參閱第1圖所示，一種白色聚醯亞胺膜的製造方法，其包括有下列步驟：將3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)及3,3'-二氨基二苯碸(33DDS)聚合成聚醯胺酸前驅物(S1)；若將該聚醯胺酸前驅物在使用熱閉環的方式進行製膜，最終聚醯亞胺膜呈現透明無色，但該聚醯胺酸在使用化學還化法製膜時，在該聚醯胺酸前驅物添加脫水劑與觸媒(S2)後會快速的稀出溶劑，此時塗佈於支撐載體上。

該脫水劑可為醋酸酐或苯甲酸酐，添加量須為聚醯胺酸莫爾數的兩倍以上，較佳條件為聚醯胺酸莫爾數的三倍以上；所使用之催化劑可為3-甲基吡啶，2-甲基吡啶，4-甲基吡啶，異喹啉，喹啉，三乙胺且添加量須大於聚醯胺酸莫爾數，較佳者為聚醯胺酸莫爾數的兩倍以上。此外支撐載體可以為玻璃、聚醯亞胺膜、不銹鋼板等。

成膜後的醯胺酸前驅物因與脫水劑和催化劑快速的反應轉化成聚醯亞胺，該聚醯亞胺與溶劑相容性差因此形成相分離介面，該介面因折射率差異導致膜面開始產生白霧現象，此時放置於90度烘箱空烤30分鐘後升溫至170度烘烤20分鐘後再升溫至260度烘烤20分鐘，最終可獲得白色聚醯亞胺膜(S3)。將該聚醯胺酸前驅物添加脫水劑，觸媒進行塗佈，烘烤，以進行化學環化法製成白色聚醯亞胺膜；其中該膜具有色度小於5，光學穿透度小於10%以及450nm波長的反射率大於90%、550nm波長的反射率大於93%。

聚醯亞胺膜由於化學結構具有眾多的芳香環，因此其色度b*偏向黃色(b*為正值)，本案若使用本案所製得的白色聚醯亞胺膜其色度b*可小於5，若要更優化該色度，可再添加調色劑將其優化，該調色劑可使用藍色的無機色粉，像是鐵藍、鈷藍或是群青藍。亦可使用有機藍色染料作為調色劑。

該白色聚醯亞胺膜也可以與無機或有機填充物進行混成，其目在於降低原料上的成本、聚醯亞胺膜折射率的調整以及其他電氣與機械特性的考量，使用的無機填充物可以為二氧化鈦、二氧化矽、氧化鋁、氮化硼、氧化鋯、氧化鋅、碳酸鈣。該無機填充物其平均粒徑需小於7μm對於聚醯亞胺膜的機械性與生產性會有較佳的效果，更優選的平均粒徑大小為小於3μm。此外上述白色聚醯亞胺膜所使用的有機填充物可以為聚四氟乙烯(PTFE)，全氟烷氧基烷烴(PFA)以及乙烯丙烯氟化物(FEP)，該有機填充物其平均粒徑需小於7μm對於聚醯亞胺膜的機械性與生產性會有較佳的效果，更優選的平均粒徑大小為小於μm。

實施例

<檢測方法>

下列實施例中所得到的白色聚醯亞胺膜的各項性質使用以下方法量測。

(1)色度與反射率：使用X-RITE型號Ci60儀器進行量測。

(2)光穿透度與霧度：依照ISO 14782規範使用Nippon Denshoku公司出品型號為NDH-2000N儀器量測。

(3)厚度：使用Elektro Physik公司所製，型號MiniTest 2100儀器進行量測。

(4)光澤度：使用BYK-Gardner型號4563進行量測，量測角度為60°。

【實施例1】

聚醯胺酸溶液的製作

將62.931克的3,3'-二氨基二苯碸(33DDS,0.2534mole)，加入412.5克的N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)，待全部溶解後加入74.569克的3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA,0.2534mole)，攪拌反應六小時且溫度持續維持在25℃，最終得到黏度22,000cps且固體含量為25%的聚醯胺酸溶液。

白色聚醯亞胺膜之製作

在上述聚醯胺酸溶液中取出40克，並使用N,N-二甲基乙醯(DMAc)將固體含量稀釋至20%，將醋酸酐與DMAc以5比1之重量比進行稀釋，再將3-甲基吡啶與DMAc以1比1之重量比進行稀釋之後分別添加8.6毫升的醋酸酐稀釋液與7.3毫升的3-甲基吡啶稀釋液。在均勻攪拌後使用離心脫泡機進行脫泡，再將溶液塗佈到玻璃板後使用600μm間隙之刮刀進行塗佈。將塗佈完成之樣品置放於90℃烘箱烘烤30分鐘，再緩慢升溫至170℃烘烤20分鐘後，再將烘箱升溫至260℃烘烤20分鐘為最終處理。

上述所製成之白色聚醯亞胺膜其色度b*為4.2，光穿透度為3.4%，450nm波長之反射率為93%，550nm波長之反射率為98%。

【實施例2】

將實施例一所製備出之聚醯胺酸溶液取出34克，並使用N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)將固體含量稀釋至20%，再加入2.0克之二氧化鈦粉末，攪拌均勻後將醋酸酐與DMAc以5比1之重量比進行稀釋，再將3-甲基吡啶與DMAc以1比1之重量比進行稀釋之後分別添加6.8毫升的醋酸酐稀釋液與5.8毫升的3-甲基吡啶稀釋液。在均勻攪拌後使用離心脫泡機進行脫泡，再將溶液塗佈到玻璃板後使用600μm間隙之刮刀進行塗佈。將塗佈完成之樣品置放於90℃烘箱烘烤30分鐘，再緩慢升溫至170℃烘烤20分鐘後，再將烘箱升溫至260℃烘烤20分鐘為最終處理。

上述所製成之白色聚醯亞胺膜其色度b*為3.4，光穿透度為4.8%，450nm波長之反射率為95%，550nm波長之反射率為98%。

【實施例3】

將實施例一所製備出之聚醯胺酸溶液取出34克，並使用N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)將固體含量稀釋至20%，再加入2.0克之聚四氟乙烯粉末，攪拌均勻後將醋酸酐與DMAc以5比1之重量比進行稀釋，再將3-甲基吡啶與DMAc以1比1之重量比進行稀釋之後分別添加6.8毫升的醋酸酐稀釋液與5.8毫升的3-甲基吡啶稀釋液。在均勻攪拌後使用離心脫泡機進行脫泡，再將溶液塗佈到玻璃板後使用600μm間隙之刮刀進行塗佈。將塗佈完成之樣品置放於90℃烘箱烘烤30分鐘，再緩慢升溫至170℃烘烤20分鐘後，再將烘箱升溫至260℃烘烤20分鐘為最終處理。

上述所製成之白色聚醯亞胺膜其色度b*為4.5，光穿透度為5.2%，450nm波長之反射率為92%，550nm波長之反射率為97%。

【實施例4】

聚醯胺酸溶液之製作

白色聚醯亞胺膜之製作

將藍色色粉(LANXESS,MACROLEX Blue RR)與N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)配置成重量百分比0.11%之溶液，將該溶液取出0.3g並加入於40g的上述聚醯胺酸溶液，並使用DMAc將固體含量稀釋至20%，將醋酸酐與DMAc以5比1之重量比進行稀釋，再將3-甲基吡啶與DMAc以1比1之重量比進行稀釋之後分別添加8.6毫升的醋酸酐稀釋液與7.3毫升的3-甲基吡啶稀釋液。在均勻攪拌後使用離心脫泡機進行脫泡，再將溶液塗佈到玻璃板後使用600μm間隙之刮刀進行塗佈。將塗佈完成之樣品置放於90℃烘箱烘烤30分鐘，再緩慢升溫至170℃烘烤20分鐘後，再將烘箱升溫至260℃烘烤20分鐘為最終處理。

上述所製成之白色聚醯亞胺膜其色度b*為1.8，光穿透度為3.4%，450nm波長之反射率為92%，550nm波長之反射率為97%。

【比較例】

聚醯胺酸溶液之製作

將55.120克的2,2'-二(三氟甲基)二氨基聯苯(TFMB,0.1721mole)，加入434.5克的N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)，待全部溶解後加入22.398克的4,4'-(4,4'-異丙基二苯氧基)二酞酸酐(BPADA,0.043mole)，攪拌一個小時後再緩慢加入37.729克的3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA,0.1291mole)添加時溫度控制為25℃，攪拌反應二十四小時後添加微量BPDA將黏度調整至400,000cps，最終得到固體含量為21%的聚醯胺酸溶液。

白色聚醯亞胺膜之製作

將二氧化鈦以固含量50%分散於N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)中。將上述二氧化鈦分散液取出19.9克添加於50克之上述聚醯胺酸溶液，攪拌10分鐘後將醋酸酐與DMAc以4比1之重量比進行稀釋，再將3-甲基吡啶與DMAc以1比1之重量比進行稀釋之後分別添加15.2毫升的醋酸酐稀釋液與9.2毫升的3-甲基吡啶稀釋液。在均勻攪拌後使用離心脫泡機進行脫泡，將脫泡後的溶液塗佈到玻璃板後使用300μm間隙之刮刀進行塗佈。將塗佈完成之樣品置放於80℃烘箱烘烤20分鐘，再緩慢升溫至170℃烘烤20分鐘後，再將烘箱升溫至260℃烘烤20分鐘做為最終處理。

上述所製成之白色聚醯亞胺膜其色度b*為3.1，光穿透度為6.3%，450nm波長之反射率為89%，550nm波長之反射率為92%。

實施例與比較例表格比較如下：

上述特定實施例之內容係為了詳細說明本發明，然而，該等實施例係僅用於說明，並非意欲限制本發明。熟習本領域之技藝者可理解，在不悖離後附申請專利範圍所界定之範疇下針對本發明。所進行之各種變化或修改係落入本發明之一部分。

S2:將聚醯胺酸前驅物添加脫水劑與觸媒

S3:進行加熱形成白色聚醯亞胺膜

Claims

一種白色聚醯亞胺膜之製造方法，其包括有下列步驟：將3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)及3,3'-二氨基二苯碸(33DDS)聚合成聚醯胺酸前驅物；將該聚醯胺酸前驅物添加脫水劑，觸媒進行塗佈，烘烤；及以化學環化法製成色度小於5、光學穿透度小於10%以及450-550nm波長之反射率大於90%之白色聚醯亞胺膜。
如申請專利範圍第1項所述之白色聚醯亞胺膜之製造方法,，其中，該觸媒可添加量至少須高於聚醯胺酸莫爾數。
如申請專利範圍第1項所述之白色聚醯亞胺膜之製造方法，其中，該脫水劑可添加量至少為聚醯胺酸莫爾數的兩倍以上。
如申請專利範圍第1項所述之白色聚醯亞胺膜之製造方法,，其中該聚醯胺酸前驅物更可再添加無機或有機類填充物，該無機或有機類填充物之添加量占整體聚醯亞胺膜重量百分比的20wt%以下。
如申請專利範圍第1項所述之白色聚醯亞胺膜之製造方法，其中該聚醯胺酸前驅物更可再添與聚醯亞胺為互補色之無機色料或有機染料，該無機色料或有機染料其添加量占整體聚醯亞胺膜重量百分比的0.01wt%以下。
如申請專利範圍第4項所述之白色聚醯亞胺膜之製造方法，其中，有機填充物可以為聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基烷烴(PFA)以及乙烯丙烯氟化物(FEP)。
如申請專利範圍第1項所述之白色聚醯亞胺膜之製造方法，其中，該白色聚醯亞胺膜其厚度範圍10μm至100μm。
一種白色聚醯亞胺膜，其厚度為10μm至100μm，係由3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)及3,3'-二氨基二苯碸(33DDS)聚合而成，其色度小於5、光學穿透度小於10%以及450-550nm波長之反射率大於90%。
如申請專利範圍8項所述之白色聚醯亞胺膜，其中，該白色聚醯亞胺膜包括有無機或有機類填充物，該無機或有機類填充物之添加量占整體聚醯亞胺膜重量百分比的20wt%以下。
如申請專利範圍8項所述之白色聚醯亞胺膜，其中，該白色聚醯亞胺膜更包括有與聚醯亞胺為互補色之無機色料或有機染料，該無機色料或有機染料其添加量占整體聚醯亞胺膜重量百分比的0.01wt%以下。