TWI896467B

TWI896467B - 具有高遮蔽及高白度之聚醯亞胺膜

Info

Publication number: TWI896467B
Application number: TW113150936A
Authority: TW
Inventors: 蔡家量; 陳治諭
Original assignee: 達邁科技股份有限公司
Priority date: 2024-12-26
Filing date: 2024-12-26
Publication date: 2025-09-01

Abstract

本發明為一種高遮蔽及高白度之聚醯亞胺膜，係包括：一聚醯亞胺聚合物，係由二胺單體與二酐單體反應所得，該二胺單體為苯二胺(PDA)及2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)，且該二酐單體為3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酸酐(BPDA)；其中，以該二胺單體之總莫耳數為基準，PDA為16至25mole%，而TFMB為75至84mole%；以及多種呈色填料，係分佈於該聚醯亞胺聚合物中。該聚醯亞胺具有低光澤度gloss：3-10 GU，且L*值為80-90,b*值為1.8-5.5，穿透度為3-15%。

Description

具有高遮蔽及高白度之聚醯亞胺膜

本發明為一種高遮蔽及高白度之聚醯亞胺膜，特別係指一種其添加呈色填料，且分佈於該聚醯亞胺聚合物中。該聚醯亞胺具有低光澤度gloss：3-10 GU，且L*值為80-90,b*值為1.8-5.5，穿透度為3-15%。

聚醯亞胺(PI)薄膜具有質輕、彈性佳、機械性能優異，以及對熱及化學耐受性良好等特點。因此，PI膜係廣泛應用於電子產業，例如用於製造發光二極體(LED)裝置、液晶顯示器等。然而，隨著電子產業的發展，對於PI膜的品質與特性有越來越多的要求。例如聚醯亞胺膜常用作軟性電路板之基材或覆蓋層(cover lay)之材料，在此種應用中，不僅要求聚醯亞胺膜需具備低光澤度可使元件外觀更具質感與美觀，絕緣性及高遮蔽度則可保護內部電路板之電路設計。而特別是在某些設計需求上，還會為了搭配產品而有特殊的薄膜顏色需求，例如不透明且各不同色階的灰、白色等等，此些顏色係與習知PI膜所呈現之黃至褐色相去甚遠。

除此之外，具特殊顏色之聚醯亞胺薄膜的色度調整又比一般顏料的色度調整更要困難許多，因聚醯亞胺薄膜之調色劑不僅必須達成各項的光學特性需求，如色度(L*,b*)、穿透度(Tt%)、光澤度(gloss(GU))等等，還需能夠搭配承受聚醯亞胺的耐高溫、耐化學等特性需求。

而為了形成此種具色彩之聚醯亞胺膜，已知方式之一係於習知琥珀色之聚醯亞胺膜上塗佈白色或其他色彩之樹脂(例如環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、或聚二甲基矽氧烷樹脂)，以形成所謂雙層(dual-layered)聚醯亞胺複合膜。雖然此種方式可使聚醯亞胺複合膜呈所欲之白色，但額外塗佈之樹脂通常會增加製作成本並對薄膜性質造成不利的影響。特別是，通常因該樹脂塗層耐熱性較差，會使該PI膜暴露於熱逆境時，易發生劣化或黃化。

如欲達到客戶期望之高遮蔽度高白度之聚醯亞胺膜，其所選之配方、呈色填料、消光劑等皆必須搭配選定。

此外，多種呈色填料大多會互相影響到顏色度及穿透度等等的光學特性，例如TiO2,ZrO2,Al2O3以及CB等等皆會影響到穿透度(Tt)，且也會大大的改變L*數值的色度(白度)。又例如若CB添加量過多，雖然有高的遮蔽度，但其L*值卻會降低過多，導致呈現色度不同。

簡而言之，配方的選定會影響到耐熱特性及色度(b*)；呈色填料種類及添加量會影響到色度(L*,b*)、穿透度(Tt%)以及光澤度(gloss(GU))；消光劑之添加量會影響到穿透度(Tt%)以及光澤度(gloss(GU))。是故必須藉由特殊的用量比例調整，才能夠獲得聚醯亞胺的特殊色度及高遮蔽度。

本發明為一種高遮蔽及高白度之聚醯亞胺膜，係包括：一聚醯亞胺聚合物，係由二胺單體與二酐單體反應所得，該二胺單體為苯二胺(PDA)及2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)，且該二酐單體為3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酸酐(BPDA)；其中，以該二胺單體之總莫耳數為基準，PDA為16至25mole%，而TFMB為75至84mole%；以及多種呈色填料以及消光劑，係分佈於該聚醯亞胺聚合物中。

且該聚醯亞胺膜是藉由搭配各項特殊比例之呈色填料和消光劑使其具有L*值為80-90,b*值為1.8-5.5，穿透度(Tt %)為3-15%以及光澤度(gloss(GU))為3-10 GU。

該上述之呈色填料可選自由二氧化鈦(TiO2)、二氧化鋯(ZrO2)、氧化鈣(CaO)、二氧化鋅(ZnO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、二硫化鋅(ZnS2)、碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鉛(PbCO3)、氫氧化鉛(Pb(OH)2)、硫酸鈣(CaSO4)、硫酸鋇(BaSO4)、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、鹼式鉬酸鋅、鹼式鉬酸鋅鈣、鉛白、鉬白、鋅鋇白及黏土所成群組之一種或多種。

另外，該上述之消光劑可選自二氧化矽(SiO2)、中空二氧化矽、聚醯胺粒子、聚醯亞胺粒子所成群組之一種或多種。

於其他實施例中，本發明亦提供一種製備具高遮蔽度高白度之聚醯亞胺膜之方法，包括二胺及二酐之單體進行縮合聚合反應，以獲得含有聚醯胺酸(polyamic acid)之溶液；添加脫水劑、催化劑、及呈色填料至該含有聚醯胺酸之溶液，以獲得前驅物溶液；將該前驅物溶液於一基板上塗佈成層；以及烘烤該塗佈層以形成具高遮蔽度高白度之聚醯亞胺膜。

一聚醯亞胺酸，係由二胺單體與二酐單體反應所得，該二胺單體為苯二胺(PDA)及2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)，且該二酐單體為3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酸酐(BPDA)；其中，以該二胺單體之總莫耳數為基準，PDA為16至25mole%，而TFMB為75至84mole%；以及多種呈色填料和消光劑，係分佈於該聚醯亞胺聚合物中。

聚醯亞胺膜：

此膜是以化學法方式製備而得，而該化學環化法為添加脫水劑以及催化劑而成，其中脫水劑為乙酸酐，催化劑為甲基吡啶、異喹啉。

該脫水劑添加量至少為5當量數以上，該催化劑添加量至少為2當量數以上。

聚醯亞胺膜是將聚醯胺酸與呈色填料以及消光劑進行一定比例之混摻後，加入脫水劑和催化劑攪拌均勻，並脫泡後再塗佈於玻璃上，並放入80℃的烘箱內加熱，以移除大部份的溶劑，而後將上述聚醯胺酸膠狀膜進入170℃~370℃的烘箱內加熱，以形成聚醯亞胺膜。再將其聚醯亞胺膜進行光學特性檢測。

其中，該白色填料佔聚醯亞胺膜總重量之40~60wt%，該碳黑佔該聚醯亞胺膜總重量之0.0015~0.0045wt%；消光劑佔該聚醯亞胺膜可為2~15wt%

實施例

<檢測方法>

下列實施例中所得到的聚醯亞胺複合膜的特性為使用以下方法量測。

(1)穿透度(Tt %)：依照ISO 14782規範使用Nippon Denshoku公司出品型號為NDH-2000N儀器量測。

(2)光澤度(gloss(GU))：使用BYK廠牌，型號micro-TRI-gloss之光澤度計量測60度下之光澤度。

(3)色度(L*,b*)：使用X-Rite廠牌，型號SP-60之分光光度計量測L*,b*

<實施例1>

將84mole%的二胺TFMB及16mole%的二胺PDA，加入100ml之N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)，待全部溶解後加入100mole%的二酸酐BPDA，攪拌至完全溶解後，且溫度持續維持在25℃，再攪拌24小時待其二酸酐溶解及進行反應，並且溶液的溫度維持為25℃，最終得到黏度為400,000cps±20,000cps共聚聚醯胺酸溶液。

聚醯亞胺膜的製作

以聚醯亞胺膜為總重，其中50wt%的TiO2、0.003wt%的CB以及10wt%的SiO2與上述聚醯胺酸混合攪拌均勻，之後再加入脫水劑及催化劑，添加比例為聚醯胺酸：脫水劑：催化劑之莫耳比為1：5：2，並由刮刀間隙來控制膜厚為15um之情況下塗佈於鋼板上，並放入80℃的烘箱內加熱，以移除大部份的溶劑，而後將上述聚醯胺酸膠狀膜剝離並進入170℃~350℃的烘箱內加熱並進行雙軸延伸，以形成聚醯亞胺膜。將該聚醯亞胺膜進行光學特性如穿透度(Tt%)、色度(L*、b*)以及光澤度(gloss(GU))量測。

實施例2

依照實施例1所述進行施作，唯選定二胺單體為80mole% TFMB/20mole% PDA

實施例3

依照實施例1所述進行施作，唯選定二胺單體為75mole% TFMB/25mole% PDA

實施例4

依照實施例2所述進行施作，唯選定填料TiO2為40wt%，CB為0.004wt%。

實施例5

依照實施例2所述進行施作，唯選定填料TiO2為60wt%，CB為0.002wt%。

實施例6

依照實施例2所述進行施作，唯選定填料TiO2為40wt%，CB為0.004wt%，SiO2為15wt%。

實施例7

依照實施例2所述進行施作，唯選定填料TiO2為60wt%，CB為0.002wt%，SiO2為2wt%。

實施例8

依照實施例2所述進行施作，唯選定填料TiO2為40wt%，CB為0.002wt%。

實施例9

依照實施例2所述進行施作，唯選定填料TiO2為60wt%，CB為0.004wt%。

比較例1

依照實施例1所述進行施作，唯選定二胺單體為90mole% TFMB/10mole% PDA

比較例2

依照實施例1所述進行施作，唯選定二胺單體為70mole% TFMB/30mole% PDA

比較例3

依照實施例1所述進行施作，唯選定二胺單體為80mole% TFMB/20mole% PDA，且選定填料TiO2為30wt%，CB為0.004wt%。

比較例4

依照實施例1所述進行施作，唯選定二胺單體為80mole% TFMB/20mole% PDA，且選定填料TiO2為70wt%，CB為0.002wt%。

比較例5

依照實施例1所述進行施作，唯選定二胺單體為80mole% TFMB/20mole% PDA，且選定填料TiO2為60wt%，CB為0.005wt%。

比較例6

依照實施例1所述進行施作，唯選定二胺單體為80mole% TFMB/20mole% PDA，且選定填料TiO2為60wt%，CB為0.001wt%。

比較例7

依照實施例1所述進行施作，唯選定二胺單體為80mole% TFMB/20mole% PDA，且選定消光劑SiO2為1wt%。

比較例8

依照實施例1所述進行施作，唯選定二胺單體為80mole% TFMB/20mole% PDA，且選定填料TiO2為60wt%，CB為0.003wt%，SiO2為60wt%。

實施例\與比較例表格

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。

表格之比較例相關敘述

比較例1：因PDA需要在16mole%以上，而此例之PDA為10mole%未達到16mole%以上，故其b*為1.6，低於1.8。

比較例2：因PDA需要在25mole%以下，而此例之PDA為30mole%超過25mol%以上，故其b*為5.9，高於5.5

比較例3：因呈色填料TiO2添加量需在40-60wt%，而此例為30wt%，低於40wt%，故Tt為15.5%，高於15%，且L*為78，也低於80。

比較例4：因整體填料含量過多，導致聚醯亞胺膜過於硬脆而碎裂無法量測光學特性。

比較例5：因呈色填料CB添加量需在0.0015-0.0045wt%，而此例為0.005wt%，高於0.0045wt%，故L*為76，低於80%。

比較例6：因呈色填料CB添加量需在0.0015-0.0045wt%，而此例為0.001wt%，低於0.0015wt%，故Tt為16%，高於15%，且L*為92%，高於90%。

比較例7：因消光劑SiO2添加量需在2-16wt%，而此例為1wt%，低於2wt%，故Gloss為13.5GU，高於10GU。

比較例8：因整體填料含量過多，導致聚醯亞胺膜過於硬脆而碎裂無法量測光學特性。

Claims

一種具有高遮蔽及高白度之聚醯亞胺膜，其係包括有一聚醯亞胺聚合物，係由二胺單體與二酐單體反應所得，該二胺單體為苯二胺(PDA)及2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)，該二酐單體為3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酸酐(BPDA)，其中，該苯二胺(PDA)佔該總二胺之16至25mole%，該2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)佔該總二胺之75至84mole%；及一呈色填料，係分佈於該聚醯亞胺聚合物中，其包括有白色填料及碳黑，該白色填料佔聚醯亞胺膜總重量之40~60wt%，該碳黑佔該聚醯亞胺膜總重量之0.0015~0.0045wt%，使該聚醯亞胺膜具有L*值為80-90,b*值為1.8-5.5，穿透度為3-15%。
如申請專利範圍1所述之具有高遮蔽及高白度之聚醯亞胺膜，其中，該白色填料係選自由二氧化鈦(TiO2)。
如申請專利範圍1所述之具有高遮蔽及高白度之聚醯亞胺膜，其中，更可添加一消光劑，該消光劑佔該膜之總重量2-16wt%，使該聚醯亞胺膜具有低光澤度gloss：3-10 GU。
如申請專利範圍3所述之高遮蔽及高白度之聚醯亞胺膜，其中，該消光劑係選自二氧化矽(SiO2)。