專利名稱：具有改善的銅熱封強度的聚酰亞胺和氟聚合物粘合層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有優(yōu)異的粘著強度(adhesion strength)的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體。該絕緣結(jié)構(gòu)體在一個實施方案中用于包裹線材或電纜或用于支持電子電路。
背景技術(shù)：
電磁能導(dǎo)體通常用護(hù)套包裹以防止短路導(dǎo)致的電磁系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。多種材料已用作保護(hù)護(hù)套，如聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯、聚酰亞胺、聚四氟乙烯(PTFE)、膨脹性PTFE、 氟化乙烯丙烯、全氟烷氧基聚合物、聚酯、硅酮橡膠和尼龍。這些材料已通過多種方式施加至導(dǎo)體上，包括擠壓，膠帶包裹，插入預(yù)形成的管，收縮包裹等。作為具體實例，美國專利 No. 5，846，355公開了一種護(hù)套材料，其包括吸入多孔聚合物的硅酮材料(如膨脹性聚四氟乙烯)以制備柔性和耐久的復(fù)合體。已公開了多種包含聚酰亞胺和一些氟聚合物層的組合的疊層體用作絕緣線材或電纜包(wrap)。例如，美國專利No. 3，616，177公開了一種包括至少三層的構(gòu)造，包括基礎(chǔ)聚酰亞胺層、氟乙烯丙烯(FEP)共聚物層和聚四氟乙烯(PTFE)共聚物層。該專利進(jìn)一步公開了一種四層構(gòu)造，其在聚酰亞胺層的兩側(cè)具有FEP，在FEP層上具有PTFE層。參見第 1欄，37-45行。另一種構(gòu)造公開于美國專利No. 5，399，434中，其公開了一種線帶(tape), 其具有聚酰亞胺核心層、內(nèi)部的氟化乙烯丙烯共聚物層(FEP)、中間的聚四氟乙烯均聚物 (PTFE)和氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)混合層和外部的氟化乙烯丙烯共聚物層(FEP)，其用作絕緣線材或電纜包。美國專利No. 7，022，402公開了一種用于包裹導(dǎo)電材料的膜，特別是用于航空航天、高電壓機器和/或其它高性能應(yīng)用。該膜為不對稱的多層絕緣膜，其通過將聚酰亞胺層和高溫粘合層組合而制備，該高溫粘合層衍生自高溫的基礎(chǔ)聚合物，該聚合物由四氟乙 - (燒基乙；Ji 基 Bi)共聚物(poly (tetrafluoroethylene-co-perf luoro [alkyl vinyl ether], PFA)制備且任選混合0至60重量％的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(poly( tetrafluoroethylene-co-hexafluoropropylene)，本文命名為"FEP，，)。參見摘要禾口技術(shù)領(lǐng)域。高模量(module)聚酰亞胺膜優(yōu)選用作核心層以提供所需的機械韌性，盡管也可使用具有較低模量的膜。參見第7欄，55-62行。Effenberger等人的美國專利No. 5，106，673公開了一種聲稱具有改善的粘合強度(adhesive strength)和其它特性的多層膜。該膜通過將聚酰亞胺層和一個或多個氟聚合物層組合而制備，該氟聚合物選自PTFE、熱相容的TFE共聚物、及其混合物，PVF2、熱相容的VF2共聚物、及其混合物，PCTFE、熱相容的CTFE共聚物、及其混合物。參見摘要。FEP在該專利中列舉為TFE共聚物(參見第5欄，第27行)。然而，其中也公開了該發(fā)明的一個目的為減少或消除使用聚酰亞胺和氟聚合物線帶制備的疊層體變?yōu)榛⌒温╇姾圹E(arc-track) 的傾向，其通過將存在的總氟聚合物中PTFE含量最大化達(dá)成(參見第3欄，3至7行)。為此，Effenberger教導(dǎo)了粘合層應(yīng)包含至少40%體積的PTFE。參見第6欄，36至41行。La Court的美國專利No. 5，731，088公開了一種多層復(fù)合體，其包含聚酰亞胺膜， 結(jié)合至聚酰亞胺膜兩側(cè)的FEP的第一層，和結(jié)合至FEP層中的一層的PTFE和FEP的混合物層。La Court公開了 “FEP涂層使聚酰亞胺共聚物基礎(chǔ)膜層與隨后施加的PTFE-FEP混合物層的粘合非常優(yōu)異。沒有該FEP涂層，PTFE-FEP混合物層與聚酰亞胺層結(jié)合得不佳，除非FEP在混合物中的比例至少為約50%”。參見第4欄，41-46行。然而，為實現(xiàn)該所需的弧形漏電痕跡抗性，La Court聲稱“該PTFE-FEP混合物必須包含至少40重量％，且優(yōu)選高達(dá)90重量％的PTFE均聚物”。參見第4欄，56-59行。Kaneka Texas Corporation目前銷售碳氟化合物包裹的聚酰亞胺膜，如命名為 120AF616的APICAL Type AF聚酰亞胺膜，其包含聚酰亞胺層和結(jié)合至聚酰亞胺層兩側(cè)的 100% FEP層。類似地，DuPont Company目前銷售碳氟化合物包裹的聚酰亞胺膜，名稱為 Kapton FN，其為通用的聚酰亞胺膜，在一側(cè)或兩側(cè)涂覆或?qū)訅毫?Teflon FEP氟聚合物。二氧化鈦已作為光敏物質(zhì)摻入電導(dǎo)體的絕緣系統(tǒng)以使外層可接受激光標(biāo)記。參見美國專利No. 6，781，063的第6欄57行。需要提供用于航空航天線材、電纜應(yīng)用和其它電絕緣體應(yīng)用的具有改善的熱強度和抗磨損的絕緣結(jié)構(gòu)體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了多層絕緣結(jié)構(gòu)體，其包括a)具有第一和第二主表面的聚酰亞胺層；和b)第一氟聚合物層；其中該第一氟聚合物層包含氟聚合物、金屬氧化物和銨鹽。在本發(fā)明一個實施方案中，需要時，該第一氟聚合物層可直接接觸聚酰亞胺層的第一主表面?；蛘撸淇赏ㄟ^一個或多個中間層與聚酰亞胺層的第一主表面分開。已發(fā)現(xiàn)本文所述的多層絕緣結(jié)構(gòu)體具有理想的電絕緣特性，同時提供優(yōu)異的熱封強度和平滑性(flatness)(防起泡)特征。而且，該多層絕緣結(jié)構(gòu)體易于形成有效的熱封且結(jié)合至銅，并在施加至底物的過程中顯示優(yōu)異的加工窗(process window)。該多層聚酰亞胺_氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體還顯示優(yōu)異的內(nèi)部粘著強度特性。


納入本申請且構(gòu)成本申請一部分的附圖例示了本發(fā)明的一些方面，與實施方案的說明一起用來解釋本發(fā)明的原理。

如下圖1為本發(fā)明一個實施方案的橫截面?zhèn)纫晥D。本發(fā)明優(yōu)選實施方案的詳細(xì)描述以下描述的本發(fā)明的實施方案不是詳盡的或?qū)⒈景l(fā)明限制為以下詳細(xì)描述所公開的精確形式。相反，所選和描述的實施方案的目的在于促進(jìn)本領(lǐng)域技術(shù)人員評價和理解本發(fā)明的原理和實踐。如上所述，本發(fā)明的多層絕緣結(jié)構(gòu)體至少包含具有第一和第二主表面的聚酰亞胺層和第一氟聚合物層。在一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的絕緣結(jié)構(gòu)體還包含第二氟聚合物層。附圖描述了以下實施方案，其中絕緣結(jié)構(gòu)體在聚酰亞胺層的兩側(cè)提供了氟聚合物層。根據(jù)該描述，可立刻理解僅在聚酰亞胺層的一側(cè)具有氟聚合物層的實施方案。參考附圖，圖1為本發(fā)明一個實施方案的橫截面?zhèn)纫晥D，其中復(fù)合體10包含具有第一主表面14和第二主表面16的聚酰亞胺層12。第一氟聚合物層18在聚酰亞胺層12的第一主表面14上。第二氟聚合物層20在聚酰亞胺層12的第二主表面16上。在本發(fā)明一個實施方案中，該第一氟聚合物層18和第二氟聚合物層20獨立地各自具有約0.05至約0.5密耳的厚度。在本發(fā)明一個實施方案中，聚酰亞胺層12的厚度范圍為約0.5至約5密耳。已發(fā)現(xiàn)選擇形成氟聚合物層18和20的材料是本發(fā)明重要的方面。第一和第二氟聚合物層的氟聚合物可相同或不同且優(yōu)選選自氟乙烯丙烯聚合物 (FEP)，聚四氟乙烯聚合物(PTFE)或四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)，全氟丙基乙烯基醚(PPVE)，氯三氟乙烯聚合物(CTFE)，四氟乙烯氯三氟乙烯共聚物(TFE/CTFE)， 乙烯氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)，乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，及其組合。在一個優(yōu)選實施方案中，該氟聚合物包括FEP、PTFE、PFA或其組合。這種氟聚合物層材料的選擇提供了一種具有特殊的弧形漏電痕跡抗性和抗磨損的絕緣結(jié)構(gòu)體。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，第一和第二氟聚合物層的氟聚合物基于各自氟聚合物層的氟聚合物組分的重量獨立地可包含約70至約98%重量(優(yōu)選約75至約98%重量)的FEP和約30至約2%重量(優(yōu)選約25至約2%重量)的PTFE。在本發(fā)明一個實施方案中，該第一氟聚合物層18和第二氟聚合物層20基于各自氟聚合物層的氟聚合物組分的重量獨立地包含約85至約95%重量的FEP和約15至約5%重量的PTFE。在另一特別優(yōu)選的實施方案中，第一和第二氟聚合物層的氟聚合物基于各自氟聚合物層的氟聚合物組分的重量獨立地可包含約70至約98%重量(優(yōu)選約70至約90%重量)的FEP和約30至約 2%重量(優(yōu)選約30至約10%重量)的PFA。在本發(fā)明一個實施方案中，第一氟聚合物層 18和第二氟聚合物層20基于各自氟聚合物層的氟聚合物組分的重量獨立地包含約85至約 95%重量的FEP和約15至約5%重量的PFA。除了 FEP和PFA、或者FEP和PTFE之外，該氟聚合物層還可任選包含不為氟聚合物的聚合物。或者，除了 FEP和PFA之外，該氟聚合物層還可任選包含作為氟聚合物的聚合物。 該另外的聚合物優(yōu)選選自PPVE、PTFE或PFA、氯三氟乙烯聚合物(CTFE)、四氟乙烯氯三氟乙烯共聚物(TFE/CTFE)、乙烯氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)，及其組合。如上所述，至少該第一氟聚合物層包含氟聚合物、金屬氧化物和銨鹽。在一個優(yōu)選實施方案中，該第二氟聚合物層(如果存在的話)也包含氟聚合物、金屬氧化物和銨鹽。優(yōu)選地，該金屬氧化物選自Ti02、ZnO, Al2O3中的一種或多種。在本發(fā)明一個實施方案中，所述氟聚合物層包含約0. 1至約5%重量的金屬氧化物。
優(yōu)選地，該銨鹽選自(NH4)2S04、NH4C1、NH4F中的一種或多種。在本發(fā)明一個實施方案中，所述氟聚合物層包含約0. Ippm至約15000ppm重量的銨鹽。在本發(fā)明一個實施方案中，所述氟聚合物層包含約0. 1至約5%重量的金屬氧化物和0. Ippm至約20000ppm、且優(yōu)選約0. Ippm至約15000ppm重量的銨鹽。該聚酰亞胺層通常衍生自聚酰胺酸前體。通常，該聚酰胺酸(polyamic acid)通過以下制備，將基本等摩爾量的芳香酸二酐和芳香二胺溶于有機溶劑，且在控制的溫度攪拌所得溶液直到酸二酐和二胺的聚合完成。該聚酰胺酸前體也可包括常規(guī)(或非常規(guī))催化劑和/或脫水劑。本發(fā)明的聚酰胺酸可通過任何已知方法聚合。具體地，優(yōu)選以下聚合方法。(1)聚合方法，其中將芳香二胺溶于有機極性溶劑，且在其中與基本等摩爾量的芳香四羧酸二酐反應(yīng)以用于聚合。(2)聚合方法，其中將過量摩爾量的芳香四羧酸二酐與芳香二胺化合物在有機極性溶劑中反應(yīng)，以得到在兩端具有酸酐基團(tuán)的預(yù)聚合物。隨后使用芳香二胺化合物進(jìn)行聚合，以使制備的所有步驟中的芳香四羧酸二酐變得與芳香二胺化合物基本等摩爾。(3)聚合方法，其中將芳香四羧酸二酐與過量摩爾量的芳香二胺化合物在有機極性溶劑中反應(yīng)以得到在兩端具有氨基的預(yù)聚合物。隨后通過加入預(yù)聚合物中的芳香二胺化合物并使用芳香四羧酸二酐進(jìn)行聚合，以使芳香四羧酸二酐變得與芳香二胺化合物基本等摩爾。(4)聚合方法，其中將芳香四羧酸二酐溶解和/或分散在有機極性溶劑中，且使用等摩爾量的芳香二胺化合物聚合。(5)聚合方法，其中該聚合通過將等摩爾量的芳香四羧酸二酐和芳香二胺化合物的混合物在有機極性溶劑中的反應(yīng)進(jìn)行。以下描述了用于制備聚酰亞胺的前體(即，本發(fā)明的聚酰胺酸)的材料。用于制備聚酰胺酸的酸酐的實例包括均苯四酸二酐；2，3，6，7-萘四羧酸二酐； 3,3' ,4,4'-聯(lián)苯基四羧酸二酐；1，2，5，6_萘四羧酸二酐；2，2' ,3,3'-聯(lián)苯基四羧酸二酐；3，3' ,4,4' -二苯甲酮四羧酸二酐；2，2_雙(3，4_ 二羧基苯基)丙烷二酐；3，4，9， 10-二萘嵌苯四羧酸二酐；雙(3，4_ 二羧基苯基)丙烷二酐；1，1_雙(2，3_ 二羧基苯基)乙烷二酐；1，1-雙(3，4_ 二羧基苯基)乙烷二酐；雙(2，3_ 二羧基苯基)間乙烷二酐；雙(3， 4-二羧基苯基)乙烷二酐；氧基二鄰苯二甲酸二酐；雙(3，4-二羧基苯基)砜二酐；對亞苯基雙(偏苯三酸)單酯酐；乙烯雙(偏苯三酸)單酯酐；雙酚A雙(偏苯三酸)單酯酐；和它們的類似物。這些化合物可單獨或以任何比例的混合物適當(dāng)?shù)厥褂?。適用于制備聚酰亞胺的前體(即，本發(fā)明的聚酰胺酸)的二胺的實例包括4， 4' -二氨基苯基丙烷；4，4' - 二氨基苯基甲烷；聯(lián)苯胺；3，3' - 二氯聯(lián)苯胺；4，4' -二氨基二苯硫；3，3' -二氨基二苯基砜；4，4' -二氨基二苯基砜；4，4' -二氨基二苯基醚； 3,3' -二氨基二苯基醚；3，4' -二氨基二苯基醚；1，5_ 二氨基萘；4，4' - 二氨基二苯基二乙基硅烷；4，4' -二氨基二苯基硅烷；4，4' -二氨基二苯基乙基氧化膦；4，4' -二氨基二苯基N-甲基胺；4，4' - 二氨基二苯基N-苯基胺；1，4-二氨基苯(對苯二胺)；1，3_ 二氨基苯；1，2_ 二氨基苯，和它們的類似物。這些化合物可單獨或以任何比例的混合物適當(dāng)?shù)厥褂?。?yōu)選的聚酰亞胺膜是通過均苯四酸二酐和二氨基二苯基醚反應(yīng)制備。另一優(yōu)選的聚酰亞胺膜通過均苯四酸二酐、二氨基二苯基醚和對苯二胺反應(yīng)制備。在該組合中，二氨基二苯基醚和對苯二胺的摩爾比為50/50至100/0，優(yōu)選70/30至90/10。另一優(yōu)選的聚酰亞胺膜通過3，3’，4，4’ -聯(lián)苯基四羧酸二酐、均苯四酸二酐、對亞苯基二胺和二氨基二苯基醚反應(yīng)制備。在該組合中，3，3’，4，4’ -聯(lián)苯基四羧酸二酐和均苯四酸二酐的摩爾比為30/70 至50/50且二氨基二苯基醚和對亞苯基二胺的摩爾比為30/70至50/50。優(yōu)選用于合成聚酰胺酸的溶劑為酰胺家族的溶劑，其實例包括N，N-二甲基甲酰胺；N，N- 二甲基乙酰胺；和N-甲基-2-吡咯烷酮。在這些化合物中，優(yōu)選單獨或以任何比例的混合物使用N，N- 二甲基甲酰胺和N，N- 二甲基乙酰胺。聚酰胺酸溶液通常以5重量％至35重量％，或更優(yōu)選10重量％至30重量％的濃度獲得。聚酰胺酸溶液的濃度在這些范圍時，可獲得優(yōu)選的分子量和優(yōu)選的溶液粘度。聚酰亞胺通過酰亞胺化其前體聚酰胺酸獲得，其通過熱固化或化學(xué)固化進(jìn)行。熱固化為以下方法，其中酰亞胺化反應(yīng)僅通過加熱進(jìn)行，沒有任何脫水劑或亞胺化催化劑等的作用。化學(xué)固化為以下方法，其中聚酰胺酸的有機溶劑溶液通過酸酐(如乙酸酐)代表的脫水劑作用，且通過叔胺(如異喹啉、β “甲基吡啶和吡啶)代表的酰亞胺化催化劑作用。 化學(xué)固化可與熱固化一起進(jìn)行。酰亞胺化的反應(yīng)條件根據(jù)聚酰胺酸的類型、膜厚度、或所選的固化方法(其可為熱固化和/或化學(xué)固化)而改變。在本發(fā)明的聚酰亞胺膜的制備方法中，通過已知方法進(jìn)行制備部分固化的和/或部分干燥的聚酰胺酸膜(凝膠膜)的步驟。即，以上述方式調(diào)節(jié)的聚酰胺酸的有機溶劑溶液流延(cast)或涂覆在支持物(如玻璃板、環(huán)狀的不銹鋼帶(endless stainless-steel belt)、或不銹鋼筒)上，以通過加熱進(jìn)行亞胺化?；蛘?，將脫水劑和催化劑在聚酰胺酸溶液中低溫混合，且將聚酰胺酸溶液以膜的形式流延在支持物上，且加熱以活化該脫水劑和酰亞胺化催化劑。通過這種熱亞胺化或化學(xué)亞胺化，制備了部分固化的自支撐式聚酰胺酸膜 (凝膠膜)。請注意，本文使用的術(shù)語"部分固化的"或"部分干燥的"是指部分亞胺化初始存在于聚酰胺酸溶液中的酰胺鍵，或部分蒸發(fā)或干燥初始存在于初始聚酰胺酸溶液中的揮發(fā)組分。這些術(shù)語并非指關(guān)于膜的整個表面的部分固化或部分干燥。該凝膠膜為從聚酰胺酸固化至聚酰亞胺的中間階段的膜，且為自支撐的。之后，凝膠膜的橫向兩側(cè)均使用別針(pins)或夾子等固定，且凝膠膜在加熱爐中加熱，其中將凝膠膜干燥以去除揮發(fā)組分(如有機溶劑)。該膜然后進(jìn)行熱處理以得到聚酰亞胺膜?？墒褂弥苽渚埘啺纺さ娜魏纬Ｒ?guī)或非常規(guī)方法以制造本發(fā)明的聚酰亞胺層。材料和方法的實例公開于美國專利No. 3，616，177 ；5, 066，770 ；5, 070，181 ；和5，081，229中； 它們都以任何目的在此引入作為參考。本發(fā)明的聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員目前顯而易見的任何合適的技術(shù)制備。例如，在一個實施方案中，該聚酰亞胺層可通過層壓技術(shù)(如轉(zhuǎn)移層壓)用第一和第二氟聚合物層和任選的中間層進(jìn)行層壓?；蛘咴摼埘啺穼涌捎迷谶m當(dāng)位置固化以形成任選的中間層的涂覆材料涂覆，然后施加在適當(dāng)位置固化以形成第一和第二氟聚合物層的涂覆材料。任選地，聚酰亞胺層的主表面預(yù)先制備以通過表面處理增強氟聚合物層的粘著。 表面處理的實例包括電暈處理，大氣壓下等離子體處理，減壓下等離子體處理，偶合劑如硅烷和鈦酸鹽處理，噴砂處理，堿處理和酸處理。制備本發(fā)明多層的聚酰亞胺_氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體的方法優(yōu)選包括；用氟聚合物分散體涂覆聚酰亞胺膜的一個表面或兩個表面的步驟，和干燥和加熱氟聚合物分散體以形成氟聚合物層的步驟。干燥和加熱的步驟優(yōu)選使用熱處理爐進(jìn)行。該熱處理爐可由烘烤區(qū)和熔化區(qū)組成。熱處理爐中的溫度可影響多層體的粘著性。隨著熱處理爐中的溫度增加，多層體的粘著強度增強。如果基于氟聚合物層的氟聚合物組分的重量，氟聚合物分散體包含約70至約 98%重量(優(yōu)選約75至約98%重量)的FEP和約30至約2%重量(優(yōu)選約25至約2%重量)的PTFE作為其氟聚合物組分，爐中的最高空氣溫度優(yōu)選為700°C或更高。如果最高空氣溫度為700°C或更高，所得復(fù)合體顯示優(yōu)異的內(nèi)部粘著強度。爐中最高空氣溫度的優(yōu)選上限為800°C。如果基于氟聚合物層的氟聚合物組分的重量，氟聚合物分散體包含約70至約 98%重量(優(yōu)選約70至約90%重量)的FEP和約30至約2%重量(優(yōu)選約30至約10% 重量)的PFA，爐中的最高空氣溫度優(yōu)選為650°C或更高。如果最高空氣溫度為650°C或更高，所得復(fù)合體顯示優(yōu)異的銅粘著強度。在本發(fā)明一個實施方案中，聚酰亞胺層的主表面用增粘劑材料打底(primed)。任選地，可使用打底層(priming layer)，如輕微的FEP層和/或PTFE層。盡管期望用于增強結(jié)合或獲得其它有利特性的中間層，但聚酰亞胺_氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體的外層為本文所述的第一和第二氟聚合物層。任選的一個或多個中間層可提供在聚酰亞胺層的第一主表面和第一氟聚合物層之間，在聚酰亞胺層的第二主表面和第二氟聚合物層之間，或聚酰亞胺層的各主表面和第一和第二氟聚合物層之間。任選的一個或多個中間層的厚度對本發(fā)明不是關(guān)鍵的?？捎糜谠搶拥暮穸鹊拇硇詫嵗毩⒌貫榧s0. 05至約0. 5密耳的范圍。任選的中間層可選自多種材料。用作一個或多個中間層的材料的實例包括PTFE、 FEP、PFA、聚氯乙烯(PVC)、PVDF, ECTFE, CTFE, PCTFE、聚酰胺酰亞胺、聚(醚醚酮)(PEEK)、 聚砜、聚(醚砜)、聚(醚酰亞胺)等。當(dāng)使用兩個或更多個中間層時，它們可為不同材料且具有不同厚度。如果基于氟聚合物層的氟聚合物組分的重量，氟聚合物層包含約70至約98%重量(優(yōu)選約75至約98%重量)的FEP和約30至約2%重量(優(yōu)選約25至約2%重量)的 PTFE，則提供尤其顯示優(yōu)異的內(nèi)部粘著強度的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體。由于該特性，上述多層體在沒有中間層的情況下提供充足的內(nèi)部粘著強度。如果基于氟聚合物層的氟聚合物組分的重量，氟聚合物層包含約70至約90%重量的FEP和約30至約10%重量的PFA，則提供除了具有常規(guī)粘著強度外尤其顯示優(yōu)異的銅粘著強度的聚酰亞胺_氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)的多層體。因此，上述氟聚合物層優(yōu)選用作結(jié)合至導(dǎo)體的多層體的外層。在本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案中，該復(fù)合體為對稱的，意味著該第一氟聚合物層和該第二氟聚合物層具有相同的化學(xué)組成。該實施方案在以下方面提供顯著的益處，易于制備、減少工廠儲存所需的材料的數(shù)量、易于使用、和展示的產(chǎn)品特性。
第一氟聚合物層優(yōu)選在聚酰亞胺層的第一主表面上，且第二氟聚合物層優(yōu)選在聚酰亞胺層的第二主表面上。優(yōu)選地，本發(fā)明的聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體僅由本文所述的三層構(gòu)成，在復(fù)合體中沒有可辨別的另外的連續(xù)層存在。已發(fā)現(xiàn)這種簡單的三層構(gòu)造提供了優(yōu)異的特性，且還可以以簡單方法制備和易于使用。該優(yōu)選的三層構(gòu)造提供了有效的制造和降低的成本的優(yōu)點。本發(fā)明的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體可以以適于對常規(guī)操作的電子材料提供保護(hù)的任何方式，施加于電子材料(如線材或電纜)。根據(jù)本發(fā)明的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體可用作一種或多種導(dǎo)線或電纜的全部或部分外殼(housing)，如線材包或電纜包裹物，或用作航空航天線材應(yīng)用中通常使用的"扁線材(flat wire)“的外殼部件。優(yōu)選地，該多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體提供線帶的形式以圍繞線材或電纜纏繞，然后加熱將包裹物結(jié)合至其本身和結(jié)合至線材或電纜等。最優(yōu)選地，當(dāng)該多層聚酰亞胺_氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體僅在一側(cè)涂覆時，則定位該絕緣結(jié)構(gòu)體的氟_涂覆側(cè)以與待絕緣的任何金屬元件接觸，特別是與銅接觸。例如，銅絲優(yōu)選通過將絕緣結(jié)構(gòu)體圍繞銅絲包裹而絕緣，且定位該絕緣結(jié)構(gòu)體的氟-涂覆側(cè)與銅絲接觸。已發(fā)現(xiàn)當(dāng)該復(fù)合體用于矩形線材(rectangular wire)時，本發(fā)明的多層絕緣結(jié)構(gòu)體特別有利。結(jié)合至矩形線材特別具有挑戰(zhàn)性，因為多層絕緣結(jié)構(gòu)體很可能尤其在矩形線材的拐角處脫落。出于該原因，現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)通常僅公開了它們的絕緣體在具有圓截面的線材中的用途。在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，該結(jié)構(gòu)具有的Cu粘著強度大于900g/in，且更優(yōu)選大于llOOg/in，其使用本文描述的Cu熱封強度測試方案測定。
實施例本發(fā)明的代表性實施方案將參考例示本發(fā)明原理和實踐的以下實施例進(jìn)行公開。Cu熱封強度測試方案根據(jù)修改的ASTM D 2305-99熱封強度測試方案評估該絕緣產(chǎn)品的銅熱封強度。在該測試方案中，測量當(dāng)可熱封膜結(jié)合至相同尺寸且厚度為1.4密耳的銅片時發(fā)生的結(jié)合強度。該測試通常按ASTM D 2305-99提供的步驟進(jìn)行，具有以下步驟1.使用直尺，在銅質(zhì)矩形線材表面的膜上畫兩道平行切口，提供平的、可剝離的樣
P
ΡΠ O2.使用指保護(hù)套和剃刀的平刃(flat edge)，將刀刃在膜下滑動以可開始手動剝開。3.向后剝開(peeled back)約3英寸的膜。4.測量膜寬度。5.使用英斯特朗(Instron)機的滑動裝置將膜以90度的牽拉角從銅矩形線材拉開。該Instron拉伸測試機以12英寸/分鐘的爪分離速率操作。6.將膜的準(zhǔn)確寬度輸入軟件，從而以克/英寸計算平均脫落強度結(jié)果。實施例1將1. 00密耳的Apical AV的聚酰亞胺膜用包含TiO2和200ppm(NH4)2SO4的FEP和PTFE (80/20重量)的水分散混合物涂覆，干燥，使得在聚酰亞胺膜的兩側(cè)獲得0. 15密耳樹脂涂層。這些涂層以不同線速度在常規(guī)浸涂塔中施加，該浸涂塔具有6英尺長的蒸發(fā)和烘烤區(qū)和4英尺長的熔化區(qū)，以評估不同量的干燥時間對最終銅熱封的影響。熔化區(qū)中的空氣溫度為約1300° F(704°C)。銅熱封強度的值通過上述測試步驟測定。實施例2 (對比產(chǎn)品)將1. 00密耳的Apical AV的聚酰亞胺膜用FEP和Ρ Ε (80/20重量)的水分散混合物(該水分散混合物不包含TiO2和(NH4)2SO4)涂覆，干燥，使得在聚酰亞胺膜的兩側(cè)獲得 0. 15密耳樹脂涂層。該涂覆以實施例1所述的方式施加。實施例3將1. 00密耳的Apical AV的聚酰亞胺膜用包含TiO2和200ppm(NH4)2SO4的FEP和 PTFE (80/20重量)的水分散混合物涂覆，干燥，使得在聚酰亞胺膜的一側(cè)獲得0. 15密耳樹脂涂層。該涂覆以實施例1所述的方式施加。實施例4.粘著測試將以上制備的多層絕緣結(jié)構(gòu)體根據(jù)上述Cu熱封強度測試方案測試，以測定當(dāng)可熱封膜結(jié)合至相同尺寸且厚度為1.4密耳的銅片時產(chǎn)生的結(jié)合強度。在該測試中，Instron 拉伸測試機以12in/分鐘的爪分離速率操作。各種樣品的熱封強度數(shù)據(jù)報告于下表1中。表1-本發(fā)明兩種級別的比較
權(quán)利要求
1.多層絕緣結(jié)構(gòu)體，其包括a)具有第一和第二主表面的聚酰亞胺層；和b)第一氟聚合物層；其中該第一氟聚合物層包含氟聚合物、金屬氧化物和銨鹽。
2.權(quán)利要求1所述的多層聚酰亞胺_氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該第一氟聚合物層在聚酰亞胺的第一主表面上。
3.權(quán)利要求1所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其還包括第二氟聚合物層， 其中該聚酰亞胺層在第一和第二氟聚合物層之間。
4.權(quán)利要求3所述的多層聚酰亞胺_氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該第一氟聚合物層在聚酰亞胺的第一主表面上且該第二氟聚合物層在聚酰亞胺的第二主表面上。
5.權(quán)利要求3或4所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該第二氟聚合物層包含氟聚合物、金屬氧化物和銨鹽。
6.權(quán)利要求3或4所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該第一氟聚合物層和該第二氟聚合物層具有相同的化學(xué)組成。
7.權(quán)利要求2所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該多層聚酰亞胺_氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體構(gòu)造僅由聚酰亞胺層和第一氟聚合物層這兩層構(gòu)成，在該復(fù)合體中沒有可辨別的另外的連續(xù)層存在。
8.權(quán)利要求4-6中任一項所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該多層聚酰亞胺_氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體構(gòu)造僅由聚酰亞胺層、第一和第二氟聚合物層這三層構(gòu)成， 在該復(fù)合體中沒有可辨別的另外的連續(xù)層存在。
9.權(quán)利要求1-8中任一項所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該第一氟聚合物層包含0. 1至5%重量的金屬氧化物和0. Ippm至20000ppm重量的銨鹽。
10.權(quán)利要求1-9中任一項所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該金屬氧化物為Ti02、ZnCKAl2O3中的一種或多種。
11.權(quán)利要求1-10中任一項所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該銨鹽為(NH4) 2S04、NH4Cl、NH4F 中的一種或多種。
12.權(quán)利要求1-11中任一項所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該氟聚合物包括FEP、PTFE、PFA或其組合。
13.權(quán)利要求1-12中任一項所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該聚酰亞胺層的厚度為約0. 5至約5密耳。
14.權(quán)利要求1-13中任一項所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該第一氟聚合物層和存在時的第二氟聚合物層的厚度為約0. 05至約0. 5密耳。
15.權(quán)利要求1-14中任一項所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)具有的Cu粘著強度大于900g/in。
16.權(quán)利要求1-15中任一項所述的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其中該氟聚合物層通過以下形成將包含氟聚合物、金屬氧化物和銨鹽的氟聚合物分散體施加在聚酰亞胺膜的表面，然后干燥該分散體。
17.矩形線材，其包含矩形銅絲和包裹在該銅絲上的權(quán)利要求1-16中任一項所述的絕緣疊層體。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有優(yōu)異的銅熱封強度和優(yōu)異的內(nèi)部粘著強度的多層聚酰亞胺-氟聚合物絕緣結(jié)構(gòu)體，其包含具有第一和第二主表面的聚酰亞胺層和至少第一氟聚合物層，其中該第一氟聚合物層包含氟聚合物、金屬氧化物和銨鹽。還公開了使用該多層絕緣結(jié)構(gòu)體的保護(hù)線材或保護(hù)電纜。
文檔編號H01B3/30GK102482439SQ201080037891
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者鄭海濱 申請人:鐘淵得克薩斯公司