CN104191635B - 改进聚酰亚胺薄膜物理性能的方法及聚酰亚胺薄膜生产线 - Google Patents

Abstract

本发明为改进聚酰亚胺薄膜物理性能的方法及聚酰亚胺薄膜生产线，本方法为流涎得到的聚酰胺酸薄膜经过1～3次碾压处理后再进入拉伸工序。碾压处理时聚酰胺酸薄膜内溶剂含量为30～100％。纵拉后和/或横拉后也有1～3次的碾压处理。碾压处理时的温度为50～180℃。本生产线在流涎机后有1～3套碾压模具。在拉伸机后有1～3套碾压模具。碾压模具为辊筒式模具或者环带式模具。辊筒式模具为薄膜上下各一个相同的碾压辊筒。环带式模具为上下两条相同的碾压钢带、各环绕2个辊筒运行。碾压模具处于碾压烘箱内，和/或辊筒内有流通管道接导热介质。本发明明显提高后续聚酰亚胺薄膜产品的厚度均匀性、表面质量和膜卷平整性。结构简单，易于实施。

Description

改进聚酰亚胺薄膜物理性能的方法及聚酰亚胺薄膜生产线

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺薄膜制造技术，具体为改进聚酰亚胺薄膜物理性能的方法及采用此种方法的聚酰亚胺薄膜生产线。

背景技术

聚酰亚胺薄膜是一种具有高强度、高韧性、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等优异性能的高分子材料，广泛应用于电工电子行业，特别是在电子行业内更是各种高档电子产品的主要基础绝缘材料。

随着下游电子产品轻、薄、短、小及高可靠性设计的发展趋势，市场需求的薄膜趋向于薄型化，同时对聚酰亚胺薄膜的物理、热、化学等性能以及色差等表观质量均提出了更高的要求。

目前制造聚酰亚胺薄膜的常规方法如下：在反应釜内以二甲基乙酰胺作为溶剂通过二酐与二胺的缩聚反应制造出聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸树脂溶液，之后在流涎机上流涎得到具有自支撑性的聚酰胺酸薄膜，再进行纵横方向拉伸、高温亚胺化，最后热定型处理、收卷。

现有工艺制造的聚酰亚胺薄膜产品其物理性能和表观指标较差，特别是厚度均匀性、色差、热收缩率、线性膨胀系数、拉伸强度、模量及吸水率等指标较差。

为了改进聚酰亚胺薄膜的性能，现有的方法之一为改变聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸树脂合成的单体种类，即通过改变常规树脂合成配方，将结构刚硬的有机二胺单体或有机四酸二酐单体引入聚酰亚胺薄膜前驱体聚酰胺酸的主链结构中，以获得更高的物理、热、化学等性能。但此方法中结构刚硬的单体有机四酸二酐存在如联苯二酐(BPDA)成本高、单体有机二胺如对苯二胺(PPD)易氧化等问题，同时合成条件苛刻，投入成本较高。

另一种改进聚酰亚胺薄膜性能的方法是通过改变常规聚酰胺酸树脂的聚合方法，即将无规式聚合方法改变为嵌段式聚合方法，形成的聚酰胺酸树脂可制得更高物理、热、化学等性能的聚酰亚胺薄膜产品。但此方法工艺操作难度较大，粘度调节繁琐，合成装置大量增加，投入成本成倍提高。

发明内容

本发明的目的是设计一种改进聚酰亚胺薄膜物理性能的方法，流涎所得聚酰胺酸自支撑薄膜经过碾压处理后再进入拉伸工序，所制得聚酰亚胺薄膜的物理性能明显提高。

本发明的另一目的是设计改进聚酰亚胺薄膜物理性能的聚酰亚胺薄膜生产线，在现有的聚酰亚胺薄膜生产线的流涎机后引入碾压模具，使具有自支撑性的聚酰胺酸薄膜经过碾压处理后再进入拉伸机，以提高聚酰亚胺薄膜物理性能。

本发明设计的改进聚酰亚胺薄膜物理性能的方法为聚酰胺酸树脂溶液经流涎得到具有自支撑性的聚酰胺酸薄膜，再进行纵横方向拉伸、高温亚胺化、热定型后收卷；流涎后所得聚酰胺酸自支撑薄膜经过1～3次碾压处理后再进入拉伸工序。

碾压处理时聚酰胺酸薄膜内溶剂含量为30％～100％。

本方法还包括在纵拉后和/或横拉后的1～3次的碾压处理，纵拉后和/或横拉后的薄膜经过碾压处理再进入下一工序。

为了取得更好的碾压效果，所述碾压处理时的温度为50℃～180℃。

聚酰胺酸薄膜经过碾压处理纵横向厚度均匀，物理、热等性及薄膜表观质量能得到改进。

为实施本发明的改进聚酰亚胺薄膜物理性能的方法，本发明设计了改进聚酰亚胺薄膜物理性能的聚酰亚胺薄膜生产线，其包括依次排列的流涎机、拉伸机、高温亚胺化炉、热定型烘箱和收卷机，所述拉伸机包括纵拉机和横拉机，或者拉伸机为双向同步拉伸机。

在流涎机后有1～3套碾压模具。

所述拉伸机包括纵拉机和横拉机，在纵拉机或横拉机后有1～3套碾压模具，或者在纵拉机和横拉机后各有1～3套碾压模具。所述拉伸机为双向同步拉伸机，在双向同步拉伸机后有1～3套碾压模具。

所述碾压模具为辊筒式模具或者环带式模具。

所述一套辊筒式模具为分别位于薄膜上、下的2个相同的碾压辊筒，碾压辊筒可转动地安装于机架、且垂直于薄膜行进方向，且上碾压辊筒的中心线与其正下方的下碾压辊筒的中心线处于同一铅垂面上。2个碾压辊筒长度均大于薄膜宽度10mm～100mm，2个碾压辊筒直径均为10mm～1000mm，其中一个碾压辊筒与驱动机构相连接；且各碾压辊筒表面与其接触的薄膜的线速度方向、大小相同。

所述一套环带式模具包括分别位于薄膜上、下的2条相同的碾压钢带，每条碾压钢带环绕2个辊筒运行，且上辊筒的中心线与其正下方的下辊筒的中心线处于同一铅垂面上。2条碾压钢带宽度均大于薄膜宽度10mm～100mm，各辊筒可转动地安装于机架，与薄膜行进方向垂直，各辊筒长度比碾压钢带宽10～100mm，各辊筒直径为10mm～1000mm，同一侧两个辊筒的中心距为直径的2～3倍。上、下各有一个辊筒与驱动机构相连接。且各碾压钢带表面与其接触的薄膜的线速度方向、大小相同。

上、下碾压辊筒之间的间隙，上、下碾压钢带之间的间隙为具有自支撑性的聚酰胺酸薄膜厚度的80％～98％，较佳为92％～96％。

为了取得更好的碾压效果，所述碾压模具处于碾压烘箱内，碾压烘箱内温度为50℃～180℃。

和/或，所述辊筒式模具的上、下碾压辊筒，所述环带式模具的各辊筒内均有导热介质的流通管道，流通管道的进、出口分别与导热介质加热装置输出口、输入口连接，各辊筒流通管道进口处的导热介质温度为50℃～180℃。所述导热介质为导热油、或蒸汽、或熔盐。

与现有技术相比，本发明改进聚酰亚胺薄膜物理性能的方法及聚酰亚胺薄膜生产线的优点为：1、自支撑聚酰胺酸薄膜厚度均匀性明显提高，现有的均匀性仅10％，本发明处理后均匀性提高到2％；2、后续聚酰亚胺薄膜产品的厚度均匀性提高、色差减小，提高了表面质量，膜卷平整性改进；3、由于聚酰胺酸薄膜经过碾压，后续的聚酰亚胺薄膜产品的物理性能如拉伸强度、模量、热收缩率也得到提高；4、结构简单，现有的聚酰亚胺薄膜生产线只需要在相应的部位增设碾压模具即可，不影响原生产线的结构；5、无需改变现有聚酰亚胺薄膜生产线的工艺参数，只需增加对各碾压模具的控制，生产线基本按常规运行，操作方便。

附图说明

图1为本改进聚酰亚胺薄膜物理性能的聚酰亚胺薄膜生产线实施例的结构框图。

图2为本改进聚酰亚胺薄膜物理性能的聚酰亚胺薄膜生产线实施例环带式模具的结构示意图。

图3为本改进聚酰亚胺薄膜物理性能的聚酰亚胺薄膜生产线实施例辊筒式模具的结构示意图。

图内标号为：1、环带式模具，11、上辊筒，12、上碾压钢带，13、下辊筒，14、下碾压钢带，2、辊筒式模具，21、上碾压辊筒，22、下碾压辊筒，3、碾压烘箱，4、薄膜。

具体实施方式

本改进聚酰亚胺薄膜物理性能的聚酰亚胺薄膜生产线实施例如图1所示，从左至右各设备依次如下：流涎机、第一环带式模具1、第二环带式模具、纵拉机、第一辊筒式模具2、横拉机、第二辊筒式模具、高温亚胺化炉、热定型烘箱、冷风箱和收卷机。

本例流延机后的2套环带式模具1如图2所示，第一环带式模具1和第二环带式模具1处于碾压烘箱3内，碾压烘箱3内温度为145℃，2套环带式模具1相同，每套环带式模具1包括分别位于薄膜4上、下的相同的上碾压钢带12和下碾压钢带14，上碾压钢带12环绕2个上辊筒11运行，下碾压钢带14环绕2个下辊筒13运行，上、下碾压钢带12、14宽度大于薄膜4宽度60mm，上、下辊筒11、13可转动地安装于机架，与薄膜4行进方向垂直，上、下辊筒11、13长度比上、下碾压钢带12、14宽60mm，上、下辊筒11、13直径为200mm，两个上辊筒11的中心距为600mm，两个下辊筒13的中心距为600mm。且上辊筒11的中心线与其正下方的下辊筒13的中心线处于同一铅垂面上。上辊筒11和下辊筒13中各有一个辊筒与驱动机构相连接。且上、下碾压钢带12、14表面与其接触的薄膜4的线速度方向、大小相同。

本例环带式模具的各上、下辊筒11、13均有导热介质流通管道，流通管道的进、出口分别与导热介质加热装置输出口、输入口连接，本例导热介质为导热油，导热油温度为145℃。

本例纵拉机和横拉机后的第一、第二辊筒式模具2相同，其中一个的结构如图3所示，辊筒式模具2处于碾压烘箱3内，碾压烘箱3内温度为165℃，相同的上碾压辊筒21和下碾压辊筒22分别位于薄膜4上、下，上、下碾压辊筒21、22可转动地安装于机架、且垂直于薄膜4行进方向，且上碾压辊筒21的中心线与其正下方的下碾压辊筒22的中心线处于同一铅垂面上。上、下碾压辊筒21、22长度大于薄膜4宽度60mm，上、下碾压辊筒21、22直径为200mm，其中一个碾压辊筒与驱动机构相连接；且上、下碾压辊筒21、22表面与其接触的薄膜4的线速度方向、大小相同。

本例上碾压辊筒21、下碾压辊筒22之间的间隙，上碾压钢带12、下碾压钢带14之间的间隙为聚酰胺酸薄膜厚度的93％。

采用本改进聚酰亚胺薄膜物理性能的聚酰亚胺薄膜生产线实施例即可实施本改进聚酰亚胺薄膜物理性能的方法，聚酰胺酸树脂溶液经流涎机流涎得到具有自支撑性的聚酰胺酸薄膜，本例此时的聚酰胺酸薄膜内溶剂含量为80％，聚酰胺酸薄膜进入第一、第二环带式模具的碾压烘箱内、经过第一、第二环带式模具145℃、2次碾压处理后，进入纵拉机进行纵向拉伸，之后再进入第一辊筒式模具的碾压烘箱，经第一辊筒式模具165℃碾压处理后，再进入横拉机进行横向拉伸，之后又进入第二辊筒式模具的碾压烘箱，再经第二辊筒式模具165℃碾压处理后，进行高温亚胺化、热定型后收卷。本例流涎、纵拉、横拉、亚胺化及热定型均采用常规工艺参数。

对比例聚酰亚胺薄膜制造过程中流涎、纵拉、横拉、亚胺化及热定型的工艺参数与本实施例相同，只是没有各级的碾压工艺处理。对比例与本实施例所得聚酰亚胺薄膜的性能如表1所示：

表1对比例和本实施例所得聚酰亚胺薄膜性能比较表

性能指标	实施例	对比例
			厚度(μm)	25	25
厚度均匀性(％)	2.0	10.0
			产品色差(ΔE值)	0.16	0.45
拉伸强度(MPa)	232	185
			模量(GPa)	3.4	2.6
热收缩率(％)	0.08	0.16
			线膨胀系数(ppm/℃)	32	46
吸水率(％)	1.5	2.9

由表1可见本发明改进聚酰亚胺薄膜物理性能的方法所得聚酰亚胺薄膜与未经本法处理所得聚酰亚胺薄膜相比较，物理、热等性能得到较大改进。厚度均匀性显著提高，色差大大降低，拉伸强度则大幅增加47MPa，模量提高0.8GPa，热收缩率仅为对比例的50％左右，热膨胀系数降低30％以上，吸水率则降低约一倍。聚酰亚胺薄膜质量明显提高。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.改进聚酰亚胺薄膜物理性能的聚酰亚胺薄膜生产线，其包括依次排列的流涎机、拉伸机、高温亚胺化炉、热定型烘箱和收卷机，所述拉伸机包括纵拉机和横拉机，或者拉伸机为双向同步拉伸机；其特征在于：

所述流涎机后有1～3套碾压模具，所述碾压模具处于碾压烘箱(3)内，碾压烘箱(3)内温度为50℃～180℃，所述碾压处理时聚酰胺酸薄膜内溶剂含量为30％～100％；

所述碾压模具为辊筒式模具(2)或者环带式模具(1)；

所述一套辊筒式模具(2)为分别位于薄膜(4)上、下的2个相同的碾压辊筒，2个碾压辊筒可转动地安装于机架、垂直于薄膜(4)行进方向，且上碾压辊筒(21)的中心线与其正下方的下碾压辊筒(22)的中心线处于同一铅垂面上；2个碾压辊筒长度均大于薄膜(4)宽度10mm～100mm，2个碾压辊筒的直径为10mm～1000mm，其中一个碾压辊筒与驱动机构相连接；且各碾压辊筒表面与其接触的薄膜的线速度方向、大小相同；

所述一套环带式模具(1)包括分别位于薄膜(4)上、下的2条相同的碾压钢带，每条碾压钢带环绕2个辊筒运行，2条碾压钢带宽度均大于薄膜(4)宽度10～100mm，各辊筒可转动地安装于机架，与薄膜(4)行进方向垂直，且上辊筒(21)的中心线与其正下方的下辊筒(23)的中心线处于同一铅垂面上；各辊筒长度均比碾压钢带宽10mm～100mm，各辊筒直径为10mm～1000mm，两个同一侧辊筒的中心距为直径的2～3倍；上、下各有一个辊筒与驱动机构相连接；且上、下碾压钢带表面与其接触的薄膜(4)的线速度方向、大小相同；

所述辊筒式模具(2)的上、下碾压辊筒，所述环带式模具(1)的各辊筒均有导热介质的流通管道，流通管道的进口、出口分别与导热介质加热装置输出口、输入口连接，各辊筒导热介质流通管道进口处的导热介质温度为50℃～180℃；

所述上、下碾压辊筒(21、22)之间的间隙，上、下碾压钢带(12、14)之间的间隙为具有自支撑性的聚酰胺酸薄膜厚度的80％～98％。

2.根据权利要求1所述的改进聚酰亚胺薄膜物理性能的聚酰亚胺薄膜生产线；其特征在于：

所述上、下碾压辊筒(21、22)之间的间隙，上、下碾压钢带(12、14)之间的间隙为具有自支撑性的聚酰胺酸薄膜厚度的92％～96％。

3.根据权利要求1所述的改进聚酰亚胺薄膜物理性能的聚酰亚胺薄膜生产线，其特征在于：

所述拉伸机包括纵拉机和横拉机，在纵拉机或横拉机后有1～3套碾压模具，或者在纵拉机和横拉机后各有1～3套碾压模具；

所述拉伸机为双向同步拉伸机，在双向同步拉伸机后有1～3套碾压模具。