[发明专利]一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备方法。本发明采用含苯二酚结构的二胺单体进行聚酰亚胺的合成，苯二酚结构在氧化条件下部分氧化成苯二醌结构，苯二醌与苯二酚共存的结构使得薄膜成黑色状态。本发明的黑色聚酰亚胺薄膜中未加入黑色颜料，不存在颜料脱落问题，能同时保证薄膜的机械性能和电学性能，且制备工艺简单，成本低。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺薄膜领域，尤其涉及一种黑色聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

黑色聚酰亚胺薄膜具有良好的遮光性、绝缘性、耐热性等性能。广泛应用于光学、电子材料、航天航空领域。

黑色聚酰亚胺薄膜在印刷电路板的覆盖膜应用上起到至关重要的作用。在印刷电路板的制造过程中，为了避免设置于印刷电路板的金属线路接触水汽而氧化以及保护电路板上的电路布局等技术机密，通常会覆盖黑色聚酰亚胺保护膜于电路板上。

通常黑色聚酰亚胺薄膜的制作是将各种遮光物质如碳粉、石墨等颜料添加到聚酰亚胺树脂合成及制膜过程中。但该制备方法因聚酰亚胺树脂中加入了大量的碳粉导致薄膜不均一，生产过程中聚酰亚胺薄膜中的颜料可能会脱落而污染制程设备，且生产出的聚酰亚胺薄膜力学性能、电气性能大幅下降。中国专利CN104169330A将炭黑等填料加入到聚酰胺酸溶液中混合制备黑色聚酰亚胺薄膜。该法制备得到的薄膜击穿电压大幅度下降，严重影响聚酰亚胺薄膜的电学性能。

中国专利CN109485892A将添加碳粉的聚酰胺酸溶液涂布在黄色聚酰亚胺流延膜上，亚胺化后得到黑色聚酰亚胺薄膜。但是该种方法生产过程复杂、成本高，需要额外使用黄色的聚酰亚胺基膜，且生产的薄膜同样存在颜料脱落污染制程等问题。

中国专利CN102991053A在添加颜料的黑色聚酰亚胺薄膜上涂布一层保护层，解决颜料脱落污染制程的问题。但该法存在生产工艺复杂，成本高等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的黑色聚酰亚胺薄膜机械性能和电学性能差、颜料易脱落、颜色不均一、制备工艺复杂、成本高等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种黑色聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将二胺单体与二酐单体在有机溶剂中进行聚合反应，得到聚酰胺酸溶液；

(2)将步骤(1)中的聚酰胺酸溶液进行氧化处理，得到氧化的聚酰胺酸溶液；

(3)将步骤(2)中氧化的聚酰胺酸溶液进行成膜处理，亚胺化，即得到所述黑色聚酰亚胺薄膜；

其中，所述步骤(1)中二胺单体含有苯二酚结构。

本发明采用含有苯二酚结构的二胺单体与常规的二酐单体进行聚合，得到含有苯二酚结构的、透明的聚酰胺酸溶液，苯二酚结构在氧化条件下部分氧化成苯二醌结构，得到苯二醌结构与苯二酚结构共存、黑色的、氧化的聚酰胺酸溶液，再经过亚胺化处理，得到的黑色聚酰亚胺。

在一些实施方案中，所述苯二酚结构为邻苯二酚或/和对苯二酚结构。苯二酚结构中的酚羟基易被氧化成醌结构，间苯二酚不能被氧化，因此在二胺单体的选择上，选择含有邻苯二酚或对苯二酚结构的二胺单体。

在一些实施方案中，所述二胺单体为2,5-二氨基-1,4-二羟基苯(式Ⅰ)、3,5-二氨基-N-(2,5-二羟苯基)苯甲酰胺(式Ⅱ)、3,5-二氨基-N-(3,4-二羟基苯乙基)苯甲酰胺(式Ⅲ)、4,5-二氨基-1,2-二羟基苯(式Ⅳ)、2,5-二氨基-N-(2,5-二羟苯基)苯甲酰胺(式Ⅴ)、2,5-二氨基-N-(3,4-二羟基苯乙基)苯甲酰胺(式Ⅵ)和2,5-二氨基-N-(3,4-二羟苯基)苯甲酰胺(式Ⅶ)中的一种或多种，优选多种二胺单体混合使用。当选用多种二胺单体时，各二胺单体之间为任意比例。所述二胺单体的具体结构式如下：