本實用新型屬于聚酰亞胺材料領域，具體涉及一種基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽。

背景技術：

隨著科技的發展，目前這種可打印聚酰亞胺復合材料用量日益增加，且使用環境越來越苛刻。傳統的打印標簽其在某些領域的應用就不夠完美，例如用在需要經過高溫處理的初期產品，例如金屬加工，陶瓷等，其耐溫等級不高，經過高溫后，標簽嚴重變形或者粘附在產品表面，導致產品發黑。另外普通標簽產品在運輸，或者長時間存放后其膠層容易脫落，這些都大大制約了打印標簽的應用。為了解決現有打印標簽存在的缺陷，需要研發一種可直接打印的聚酰亞胺耐高溫標簽。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種耐高溫直接打印用聚酰亞胺標簽；首次在聚酰亞胺中設計多孔陶瓷顆粒，并在表面設計耐高溫涂層結構，實現了直接打印，具有耐高溫性能以及力學性能，結構簡潔、適用性廣，具有廣闊的工業應用前景。

為達到上述發明目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽，包括基底層、多孔粘結層、功能層；所述基底層包括聚酰亞胺材料層以及位于聚酰亞胺材料內部的多孔無機顆粒；所述多孔無機顆粒的大小為320～380納米，孔大小為180～220納米；所述多孔粘結層的孔隙率為38～45%；所述功能層包括涂層以及嵌于涂層下表面的陶瓷層；所述陶瓷層由復數個陶瓷結構單元組成；所述陶瓷結構單元為Z型結構；所述多孔粘結層位于基底層與功能層之間。

本實用新型中，位于聚酰亞胺材料內部的多孔無機顆粒形狀可以為球形、方形，也可以為不規則形狀，其大小是指最長邊的尺寸，比如球形就是中心圓直徑，方形就是最長邊；多孔無機顆粒的大小影響聚酰亞胺的力學性能以及流平性，也會對厚度均勻性產生影響；本實用新型同時限定孔大小，一方面避免孔過大影響無機顆粒的強度，也避免孔過小降低聚酰亞胺的力學性能。優選的，所述多孔無機顆粒的孔中填充高分子材料，可以通過現有浸潤工藝實現，高分子材料可以在聚酰亞胺制備過程中與界面處的聚酰亞胺發生反應從而增加有機無機結構之間的界面作用力，而且在聚酰亞胺材料層受力時，萬一發生微裂紋，高分子材料還可以起到修復作用，延緩斷裂，增加材料力學性能。

本實用新型中，所述基體層中，多孔無機顆粒的體積和占基體層體積的9～15%，可以通過制備工藝實現；所述聚酰亞胺材料層的厚度為12～30微米，具有良好的支撐力，同時限定無機顆粒的體積百分比，使得基底層結構穩定，保證聚酰亞胺材料良好的三維網絡致密結構，同時又能發揮無機顆粒提高力學強度、增加導熱性能的作用。

本實用新型中，所述多孔粘結層的厚度為0.8～0.85微米，粘結層可以將基底層與功能層結合在一起，形成穩定的整體結構，避免現有技術涂層易收縮變形、受熱脫落的問題；多孔結構使得功能層與基底層之間的熱傳遞較快，避免粘接劑過度阻熱，而且厚度結合孔隙率可以保證粘接力的發揮。

本實用新型中，所述涂層的厚度為3～6微米；所述陶瓷層的厚度為1～1.5微米。涂層用于打印信息，比如條形碼、二維碼；現有標簽存在較大的問題就是涂層耐熱太差，還有就是存放導致粘接失效；本實用新型在涂層中嵌入Z型結構組成的陶瓷層結構，加速了熱量的傳遞，提高散熱，同時Z型結構可以保持涂層受熱不變形，結合基底層熱穩定能力，從而解決了涂層不耐高溫的問題；利用粘結層保證涂層粘接力，同時孔隙率以及厚度的限定避免粘接材料對標簽耐熱性的影響。

本實用新型中，所述陶瓷層為單層結構，即所有陶瓷結構單元位于同一層，既保持陶瓷的散熱能力又避免影響涂層粘接力與穩定性；根據實際狀態關系，基底層在最下方，功能層在最上方，多孔粘結層位于基底層與功能層之間，陶瓷層嵌于涂層的下表面，也就是陶瓷層與涂層下表面齊平，與粘結層也接觸。

本實用新型中，Z型結構為常規三邊結構，即兩個平行邊之間設置一邊，以Z型結構兩條平行邊的方向為橫向，所述Z型結構的橫向臂長為0.15～0.18微米，縱向臂長為0.35～0.41微米；所述陶瓷層中，陶瓷結構單元縱向排列或者橫向排列。排列方式可以提高涂層熱性能，包括散熱與熱變形，同時不影響涂層粘接力與力學性能；特別的，本實用新型設計Z型結構陶瓷結構單元還可可以發揮陶瓷層調色作用，聚酰亞胺本色為琥珀色，必須經過調色處理才能用于標簽，現有技術通過著色劑處理，既降低耐熱又消弱標簽的穩定性；本實用新型利用Z型結構使得光線發生偏振，可以得到白色基底層，為標簽打印提供基礎。

本實用新型中，所述陶瓷層中，相鄰陶瓷結構單元之間的距離為0.1～0.12微米；包括縱向方向或者橫向方向，間隙之間填充涂層材料，保持涂層的整體穩定性，同時改善散熱效果。可以在離型紙上納米壓印制備陶瓷層，再涂覆涂料，固化后，去除離型紙即得到功能層；然后利用粘結層與基底層復合，即得到基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽。

本實用新型公開的基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽以填充多孔無機顆粒的聚酰亞胺作為基底層，支撐力強、熱穩定性好，并在表面粘接耐高溫涂層，粘接力強并且散熱良好；利用Z型結構組成陶瓷層，提高涂層散熱能力的同時保持強度，特別是利用Z型結構的偏振特點，調節基底色為白色。從而公開的基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽具備耐高溫、耐輻射、耐候等特性，同時其具有優良的打印性，可廣泛用于打印機、電子加工保護、陶瓷加工、金屬冶煉等苛刻領域。

附圖說明

圖1為實施例一基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽的結構示意圖；

圖2為實施例一中基底層的結構示意圖；

圖3為實施例一中功能層的結構示意圖；

圖4為實施例一中Z型結構的結構示意圖；

其中，1、基底層；2、多孔粘結層；3、功能層；4、聚酰亞胺材料層；5、多孔無機顆粒；6、涂層；7、陶瓷結構單元。

具體實施方式

下面結合附圖以及實施例對本發明作進一步描述：

實施例一

參見附圖1-4；一種基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽，包括基底層1、多孔粘結層2、功能層3；基底層包括聚酰亞胺材料層4以及位于聚酰亞胺材料內部的多孔無機顆粒5，多孔無機顆粒的孔中填充高分子材料，多孔無機顆粒的體積和占基體層體積的12%；多孔無機顆粒的大小為320～380納米，孔大小為180～220納米；多孔粘結層的孔隙率為40%，多孔粘結層的厚度為0.82微米；功能層包括涂層6以及嵌于涂層下表面的陶瓷層，涂層的厚度為4微米，陶瓷層的厚度為1.2微米，陶瓷層為單層結構；陶瓷層由復數個陶瓷結構單元7組成，陶瓷結構單元縱向橫向陣列排列；陶瓷結構單元為Z型結構，Z型結構的縱向臂長L₁為0.41微米，橫向臂長L₂為0.15微米，相鄰陶瓷結構單元之間的距離為0.1微米；聚酰亞胺材料層的厚度為12.5微米。附圖2中，多孔無機顆粒的孔中填充的高分子材料未標注，首先通過現有浸潤工藝將多孔無機顆粒孔中填充高分子材料，然后再加入聚酰亞胺的制備中，得到基底層；附圖3為實際功能層翻轉后的結構示意圖，Z形結構所在面為涂層接觸粘接層的一面。本實施例的基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽彎曲強度為205MPa；300℃加熱5分鐘不變形、不變色，噴上條碼后，不掉色；高低溫沖擊80次后，涂層不掉落。

實施例二

一種基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽，包括基底層、多孔粘結層、功能層；基底層包括聚酰亞胺材料層以及位于聚酰亞胺材料內部的多孔無機顆粒，多孔無機顆粒的孔中填充高分子材料，多孔無機顆粒的體積和占基體層體積的15%；多孔無機顆粒的大小為320～380納米，孔大小為180～220納米；多孔粘結層的孔隙率為45%，多孔粘結層的厚度為0.8微米；功能層包括涂層以及嵌于涂層下表面的陶瓷層，涂層的厚度為3微米，陶瓷層的厚度為1.5微米，陶瓷層為單層結構；陶瓷層由復數個陶瓷結構單元組成，陶瓷結構單元縱向排列；陶瓷結構單元為Z型結構，Z型結構的縱向臂長為0.18微米，橫向臂長為0.35微米，相鄰陶瓷結構單元之間的距離為0.12微米；聚酰亞胺材料層的厚度為25微米。本實施例的基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽彎曲強度為210MPa ；300℃加熱5分鐘不變形、不變色，噴上條碼后，不掉色；高低溫沖擊80次后，涂層不掉落。

實施例三

一種基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽，包括基底層、多孔粘結層、功能層；基底層包括聚酰亞胺材料層以及位于聚酰亞胺材料內部的多孔無機顆粒，多孔無機顆粒的孔中填充高分子材料，多孔無機顆粒的體積和占基體層體積的9%；多孔無機顆粒的大小為320～380納米，孔大小為180～220納米；多孔粘結層的孔隙率為38%，多孔粘結層的厚度為0.8微米；功能層包括涂層以及嵌于涂層下表面的陶瓷層，涂層的厚度為6微米，陶瓷層的厚度為1微米，陶瓷層為單層結構；陶瓷層由復數個陶瓷結構單元組成，陶瓷結構單元橫向排列；陶瓷結構單元為Z型結構，Z型結構的縱向臂長為0.15微米，橫向臂長為0.35微米，相鄰陶瓷結構單元之間的距離為0.12微米；聚酰亞胺材料層的厚度為20微米。本實施例的基于聚酰亞胺的耐高溫打印標簽彎曲強度為200MPa ；300℃加熱5分鐘不變形、不變色，噴上條碼后，不掉色；高低溫沖擊80次后，涂層不掉落。

使用時，將標簽貼在鋼制預加工件上，將條形碼直接打印至耐高溫涂層表面；當鋼制件高溫加工后，標簽仍能保持良好的完整性，條碼信息均較為清晰，方便產品信息的追溯。