一种基于聚酰亚胺的耐高温打印标签及其制备方法技术领域
本发明属于聚酰亚胺材料领域，具体涉及一种基于聚酰亚胺的耐高温打印标签及
其制备方法。
背景技术
随着科技的发展，目前可打印聚酰亚胺复合材料用量日益增加，且使用环境越来
越苛刻。传统的打印标签其在某些领域的应用就不够完美，例如用在需要经过高温处理的
初期产品，例如金属加工，陶瓷等，其耐温等级不高，经过高温后，标签严重变形或者粘附在
产品表面，导致产品发黑。另外普通标签产品在运输，或者长时间存放后其胶层容易脱落，
这些都大大制约了打印标签的应用。为了解决现有打印标签存在的缺陷，需要研发一种可
直接打印的聚酰亚胺耐高温标签。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温直接打印用聚酰亚胺标签；首次在聚酰亚胺中设
计多孔陶瓷颗粒，并在表面设计耐高温功能层结构，实现了直接打印，具有耐高温性能以及
力学性能，结构简洁、适用性广，具有广阔的工业应用前景。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于聚酰亚胺的耐高温打印标签，包括基底层、多孔粘结层、功能层；所述基底层
包括聚酰亚胺材料层以及位于聚酰亚胺材料内部的多孔无机颗粒；所述多孔无机颗粒的大
小为320～380纳米，孔大小为180～220纳米；所述多孔粘结层的孔隙率为38～45%；所述多
孔粘结层位于基底层与功能层之间；所述聚酰亚胺材料层由聚酰亚胺组合物制备得到；所
述聚酰亚胺材料层由聚酰亚胺、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)己烷、间氨基乙酰苯胺以
及6-异丙基-4-氧代-4H-1-苯并吡喃-3-甲醛、多孔无机颗粒制备得到。
本发明中，所述基体层中，多孔无机颗粒的体积和占基体层体积的9～15%；所述多
孔无机颗粒的孔中填充高分子材料；所述高分子材料为邻苯二甲酸二缩水甘油酯、季戊四
醇四丙烯酸酯、苯并噻唑的混合物。
本发明中，所述多孔粘结层的厚度为0.8～0.85微米；所述功能层的厚度为3～6微
米；所述聚酰亚胺材料层的厚度为12～30微米。
本发明还公开了上述基于聚酰亚胺的耐高温打印标签的制备方法，包括以下步
骤：
（1）将滑石粉、磷酸铝、聚乙烯醇以及聚脲甲醛混合，然后于130～135℃热处理5～8分
钟；自然冷却后于240～255℃热处理10～16分钟；自然冷却后于360～375℃热处理15～20
分钟；然后于590～605℃热处理5～8分钟；最后于760～775℃热处理20～28分钟；自然冷却
后球磨得到多孔无机颗粒；
（2）将聚酰亚胺、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)己烷、间氨基乙酰苯胺、多孔无机颗
粒以及6-异丙基-4-氧代-4H-1-苯并吡喃-3-甲醛依次加入挤出机中，经过流延得到聚酰亚
胺材料层；
（3）在丙酮中加入双(2,3-环氧基环戊基)醚、亚磷酸三乙酯、双酚A型氰酸酯单体、八甲
基倍半硅氧烷，回流搅拌22～26分钟；然后加入二氧化硅，室温搅拌30～40分钟即得到功能
涂层；混合丙烯酸丁酯、2-乙基-4-甲基咪唑、对叔丁基苯乙烯聚乙烯醇、聚脲甲醛以及丙
酮，得到黏流体；
（4）在聚酰亚胺材料层表面涂覆黏流体，于120～125℃热处理2～3分钟；接着于220～
235℃热处理5～7分钟；自然冷却后再涂覆功能涂层，于190～195℃热处理3～5分钟；得到
基于聚酰亚胺的耐高温打印标签。
优选的，步骤（2）中，将多孔无机颗粒浸入邻苯二甲酸二缩水甘油酯、季戊四醇四
丙烯酸酯、苯并噻唑的混合物中，50～60分钟后取出加入挤出机中用于制备聚酰亚胺组合
物；邻苯二甲酸二缩水甘油酯、季戊四醇四丙烯酸酯、苯并噻唑的质量比为1∶3∶0.1。
本发明中，滑石粉、磷酸铝、聚乙烯醇以及聚脲甲醛的质量比为1∶4∶1∶0.5；聚酰亚
胺、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)己烷、间氨基乙酰苯胺、多孔无机颗粒以及6-异丙基-
4-氧代-4H-1-苯并吡喃-3-甲醛的质量比为1∶0.05∶0.2∶0.1∶0.08。
本发明中，丙酮、双(2,3-环氧基环戊基)醚、亚磷酸三乙酯、双酚A型氰酸酯单体、
八甲基倍半硅氧烷、二氧化硅的质量比为1∶0.35∶0.2∶0.08∶0.1∶0.08；丙烯酸丁酯、2-乙
基-4-甲基咪唑、对叔丁基苯乙烯聚乙烯醇、聚脲甲醛以及丙酮的质量比为1∶0.005∶0.22∶
0.1∶2。
双(2,3-环氧基环戊基)醚的结构式如下：
本发明还公开了上述基于聚酰亚胺的耐高温打印标签作为标签的应用。
本发明中，位于聚酰亚胺材料内部的多孔无机颗粒形状可以为球形、方形，也可以
为不规则形状，其大小是指最长边的尺寸，比如球形就是中心圆直径，方形就是最长边；多
孔无机颗粒的大小影响聚酰亚胺的力学性能以及流平性，也会对厚度均匀性产生影响；本
发明同时限定孔大小，一方面避免孔过大影响无机颗粒的强度，也避免孔过小降低聚酰亚
胺的力学性能。优选的，所述多孔无机颗粒的孔中填充高分子材料，可以通过现有浸润工艺
实现，高分子材料可以在聚酰亚胺制备过程中与界面处的聚酰亚胺发生反应从而增加有机
无机结构之间的界面作用力，而且在聚酰亚胺材料层受力时，万一发生微裂纹，高分子材料
还可以起到修复作用，延缓断裂，增加材料力学性能。
本发明中，所述基体层中，多孔无机颗粒的体积和占基体层体积的9～15%，可以通
过制备工艺实现；所述聚酰亚胺材料层的厚度为12～30微米，具有良好的支撑力，同时限定
无机颗粒的体积百分比，使得基底层结构稳定，保证聚酰亚胺材料良好的三维网络致密结
构，同时又能发挥无机颗粒提高力学强度、增加导热性能的作用。
本发明中，所述多孔粘结层的厚度为0.8～0.85微米，粘结层可以将基底层与功能
层结合在一起，形成稳定的整体结构，避免现有技术功能层易收缩变形、受热脱落的问题；
多孔结构使得功能层与基底层之间的热传递较快，避免粘接剂过度阻热，而且厚度结合孔
隙率可以保证粘接力的发挥。
本发明中，所述功能层的厚度为3～6微米；功能层用于打印信息，比如条形码、二
维码；现有标签存在较大的问题就是功能层耐热太差，还有就是存放导致粘接失效；本发明
在功能层中加入二氧化硅，加速了热量的传递，提高散热，同时可以保持功能层受热不变
形，结合基底层热稳定能力，从而解决了功能层不耐高温的问题；利用粘结层保证功能层粘
接力，同时孔隙率以及厚度的限定避免粘接材料对标签耐热性的影响。聚酰亚胺本色为琥
珀色，必须经过调色处理才能用于标签，现有技术通过着色剂处理，既降低耐热又消弱标签
的稳定性；本发明利用功能层使得光线发生偏振，可以得到白色基底层，为标签打印提供基
础。
本发明公开的基于聚酰亚胺的耐高温打印标签以填充多孔无机颗粒的聚酰亚胺
作为基底层，支撑力强、热稳定性好，并在表面粘接耐高温功能层，粘接力强并且散热良好；
利用多孔粘接层，提高功能层散热能力的同时保持强度，特别是利用功能层的偏振特点，调
节基底色为白色。从而公开的基于聚酰亚胺的耐高温打印标签具备耐高温、耐幅射、耐候等
特性，同时其具有优良的打印性，可广泛用于打印机、电子加工保护、陶瓷加工、金属冶炼等
苛刻领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
（1）将质量比为1∶4∶1∶0.5的滑石粉、磷酸铝、聚乙烯醇以及聚脲甲醛混合，然后于130
℃热处理5分钟；自然冷却后于255℃热处理16分钟；自然冷却后于360℃热处理15分钟；然
后于605℃热处理5分钟；最后于775℃热处理20分钟；自然冷却后球磨得到多孔无机颗粒；
多孔无机颗粒的大小为320～380纳米，孔大小为180～220纳米；
（2）将质量比为1∶0.05∶0.2∶0.1∶0.08的聚酰亚胺、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)
己烷、间氨基乙酰苯胺、多孔无机颗粒以及6-异丙基-4-氧代-4H-1-苯并吡喃-3-甲醛依次
加入挤出机中，经过流延得到聚酰亚胺材料层；
（3）在丙酮中加入双(2,3-环氧基环戊基)醚、亚磷酸三乙酯、双酚A型氰酸酯单体、八甲
基倍半硅氧烷，回流搅拌22分钟；然后加入二氧化硅，室温搅拌30分钟即得到功能涂层，丙
酮、双(2,3-环氧基环戊基)醚、亚磷酸三乙酯、双酚A型氰酸酯单体、八甲基倍半硅氧烷、二
氧化硅的质量比为1∶0.35∶0.2∶0.08∶0.1∶0.08；混合丙烯酸丁酯、2-乙基-4-甲基咪唑、对
叔丁基苯乙烯聚乙烯醇、聚脲甲醛以及丙酮，得到黏流体，丙烯酸丁酯、2-乙基-4-甲基咪
唑、对叔丁基苯乙烯聚乙烯醇、聚脲甲醛以及丙酮的质量比为1∶0.005∶0.22∶0.1∶2；
（4）在聚酰亚胺材料层表面涂覆黏流体，于120℃热处理3分钟；接着于220℃热处理5分
钟；自然冷却后再涂覆功能涂层，于195℃热处理5分钟；得到基于聚酰亚胺的耐高温打印标
签，其中多孔粘结层的孔隙率为38%，多孔粘结层的厚度为0.8微米；所述功能层的厚度为3
微米；所述聚酰亚胺材料层的厚度为12微米。
本实施例的基于聚酰亚胺的耐高温打印标签弯曲强度为205MPa；300℃加热5分钟
不变形、不变色，喷上条码后，不掉色；高低温冲击80次后，功能层不掉落。
实施例二
（1）将质量比为1∶4∶1∶0.5的滑石粉、磷酸铝、聚乙烯醇以及聚脲甲醛混合，然后于130
℃热处理8分钟；自然冷却后于255℃热处理16分钟；自然冷却后于360℃热处理20分钟；然
后于590℃热处理5分钟；最后于775℃热处理20分钟；自然冷却后球磨得到多孔无机颗粒；
多孔无机颗粒的大小为320～380纳米，孔大小为180～220纳米；
（2）将质量比为1∶0.05∶0.2∶0.1∶0.08的聚酰亚胺、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)
己烷、间氨基乙酰苯胺、多孔无机颗粒以及6-异丙基-4-氧代-4H-1-苯并吡喃-3-甲醛依次
加入挤出机中，经过流延得到聚酰亚胺材料层；将多孔无机颗粒浸入质量比为1∶3∶0.1的邻
苯二甲酸二缩水甘油酯、季戊四醇四丙烯酸酯、苯并噻唑的混合物中，50～60分钟后取出加
入挤出机中用于制备聚酰亚胺组合物；
（3）在丙酮中加入双(2,3-环氧基环戊基)醚、亚磷酸三乙酯、双酚A型氰酸酯单体、八甲
基倍半硅氧烷，回流搅拌26分钟；然后加入二氧化硅，室温搅拌30分钟即得到功能涂层，丙
酮、双(2,3-环氧基环戊基)醚、亚磷酸三乙酯、双酚A型氰酸酯单体、八甲基倍半硅氧烷、二
氧化硅的质量比为1∶0.35∶0.2∶0.08∶0.1∶0.08；混合丙烯酸丁酯、2-乙基-4-甲基咪唑、对
叔丁基苯乙烯聚乙烯醇、聚脲甲醛以及丙酮，得到黏流体，丙烯酸丁酯、2-乙基-4-甲基咪
唑、对叔丁基苯乙烯聚乙烯醇、聚脲甲醛以及丙酮的质量比为1∶0.005∶0.22∶0.1∶2；
（4）在聚酰亚胺材料层表面涂覆黏流体，于125℃热处理2分钟；接着于235℃热处理5分
钟；自然冷却后再涂覆功能涂层，于195℃热处理5分钟；得到基于聚酰亚胺的耐高温打印标
签，其中多孔粘结层的孔隙率为42%，多孔粘结层的厚度为0.85微米；所述功能层的厚度为6
微米；所述聚酰亚胺材料层的厚度为30微米。
本实施例的基于聚酰亚胺的耐高温打印标签弯曲强度为228MPa；300℃加热5分钟
不变形、不变色，喷上条码后，不掉色；高低温冲击80次后，功能层不掉落。
实施例三
（1）将质量比为1∶4∶1∶0.5的滑石粉、磷酸铝、聚乙烯醇以及聚脲甲醛混合，然后于135
℃热处理8分钟；自然冷却后于255℃热处理15分钟；自然冷却后于375℃热处理15分钟；然
后于605℃热处理8分钟；最后于775℃热处理28分钟；自然冷却后球磨得到多孔无机颗粒；
多孔无机颗粒的大小为320～380纳米，孔大小为180～220纳米；
（2）将质量比为1∶0.05∶0.2∶0.1∶0.08的聚酰亚胺、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)
己烷、间氨基乙酰苯胺、多孔无机颗粒以及6-异丙基-4-氧代-4H-1-苯并吡喃-3-甲醛依次
加入挤出机中，经过流延得到聚酰亚胺材料层；将多孔无机颗粒浸入质量比为1∶3∶0.1的邻
苯二甲酸二缩水甘油酯、季戊四醇四丙烯酸酯、苯并噻唑的混合物中，50～60分钟后取出加
入挤出机中用于制备聚酰亚胺组合物；
（3）在丙酮中加入双(2,3-环氧基环戊基)醚、亚磷酸三乙酯、双酚A型氰酸酯单体、八甲
基倍半硅氧烷，回流搅拌22～26分钟；然后加入二氧化硅，室温搅拌30～40分钟即得到功能
涂层，丙酮、双(2,3-环氧基环戊基)醚、亚磷酸三乙酯、双酚A型氰酸酯单体、八甲基倍半硅
氧烷、二氧化硅的质量比为1∶0.35∶0.2∶0.08∶0.1∶0.08；混合丙烯酸丁酯、2-乙基-4-甲基
咪唑、对叔丁基苯乙烯聚乙烯醇、聚脲甲醛以及丙酮，得到黏流体，丙烯酸丁酯、2-乙基-4-
甲基咪唑、对叔丁基苯乙烯聚乙烯醇、聚脲甲醛以及丙酮的质量比为1∶0.005∶0.22∶0.1∶2；
（4）在聚酰亚胺材料层表面涂覆黏流体，于125℃热处理3分钟；接着于235℃热处理6分
钟；自然冷却后再涂覆功能涂层，于195℃热处理4分钟；得到基于聚酰亚胺的耐高温打印标
签，其中多孔粘结层的孔隙率为40%，多孔粘结层的厚度为0.8微米；所述功能层的厚度为5
微米；所述聚酰亚胺材料层的厚度为24微米。
本实施例的基于聚酰亚胺的耐高温打印标签弯曲强度为232MPa；300℃加热5分钟
不变形、不变色，喷上条码后，不掉色；高低温冲击80次后，功能层不掉落。
使用时，将标签贴在钢制预加工件上，将条形码直接打印至耐高温功能层表面；当
钢制件高温加工后，标签仍能保持良好的完整性，条码信息均较为清晰，方便产品信息的追
溯。