[发明专利]一种柔性透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于高性能高分子材料的技术领域，涉及一种柔性透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法，所述的聚酰亚胺含有新型二胺单体。

技术背景：

聚酰亚胺是一种高性能材料，具有优异的热稳定性，化学稳定性，机械性能，在航天航空、电气电子、光电子等高技术领域具有广泛的应用前景。在上世纪60年代中期，聚酰亚胺薄膜(Kapton)及清漆（Pyre ML）开始实现商品化，同时也开启了聚酰亚胺在高性能材料领域的飞速发展。在柔性显示和柔性薄膜电池等领域，聚酰亚胺薄膜材料作为柔性基板，能够很好满足使用要求。

由于分子链共轭吸收和分子内与分子间电荷转移络合物的作用，传统的聚酰亚胺薄膜颜色很深，在可见光波段的透过率低。从分子结构出发设计浅色的聚酰亚胺材料，主要思路有一下几种，引入桥联键打断分子链共轭，主链中引人大位阻侧基，或者引入三氟甲基，砜基结构等强吸电子基团，减弱分子内与分子间电荷络合物的作用，引入脂环结构代替芳环结构。在改善聚酰亚胺薄膜的透明度的过程中，出现了聚酰亚胺耐热性能、耐化学性能的降低。

在题目为“Flexible Organic Electroluminescent Devices Based on Fluorine-Containing Colorless Polyimide Substrates”的文献中首次报道了聚酰亚胺薄膜在光电器件中的应用，作者采用的二胺是2,2’-双三氟甲基-4,4’-二氨基联苯（TFDB），二酐是4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐（6FDA），薄膜的截止波长是360nm,在400nm处的透过率是50%。显然，可见光波段的透明度还有待提高。

在题目为“Highly Organosoluble and Flexible Polyimides with Color Lightness and Transparency Based on2,2-Bis[4-(2-trifluoromethyl-4-aminophenoxy)-3,5-dimeth-ylphenyl]propane”的文献中，作者设计了新型含醚二胺单体2,2-双[4 -（2 -三氟甲基-4-氨基苯氧基-3,5 -二甲基苯基]丙烷。此种二胺与4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐（6FDA）聚合得到的聚酰亚胺薄膜的截止波长为356nm, 玻璃化转变温度是264℃，在空气中热分解温度是462℃。由于引入双醚键，分子链柔性增大，玻璃化转变温度下降。在二胺分子中引入四个甲基结构，也降低了热分解温度。

在题目为“无色透明耐高温聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究”的文献，作者采用两种异构型联苯型二酐单体，分别是对称结构的3，3’,4,4’-联苯四甲酸二酐（s-BPDA）以及不对称结构的2,3,3’,4’-联苯四甲酸二酐（a-BPDA）与含氟芳香二胺1,4-双（4’-氨基-2’-三氟甲基苯氧基）联苯（TFDAB）聚合得到两种聚酰亚胺薄膜PI-1（s-BPDA/TFDAB）与PI-2（a-BPDA/TFDAB）,发现PI-1在450nm处透过率达到93%，而PI-2透过率只有67%。结果表明，不对称的二酐能够增加分子链的扭曲，降低分子间与分子内电荷转移络合物的作用。

针对之前的研究分析，引入桥联结构能够打断共轭，但是分子链柔性过大玻璃化转变温度下降严重。通过分子异构设计出的链扭曲程度大能够降低电荷转移络合物的作用。因此我们从增加分子链扭曲角度出发，采用了二胺2,2’-双三氟甲基-4,4’-二氨基联苯（TFDB）异构分子3,3’-二氨基-5,5’-双三氟甲基联苯，不牺牲聚酰亚胺耐热性能和耐化学性能的同时，增加了可见光波段透过率。

发明内容

本发明主要目的是提供一种柔性透明聚酰亚胺薄膜。

本发明的另一目的在于提供一种柔性透明聚酰亚胺薄膜的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种柔性透明聚酰亚胺薄膜，所述的聚酰亚胺薄膜具有如下重复结构单元：

式中代表二酐残基，代表二胺残基。

上述的聚酰亚胺薄膜的重均分子量为5 000 ~500 000；优选为：10 000~100 000，更进一步优选为：10 000~50 000。

上述的柔性透明聚酰亚胺薄膜，是由二胺单体、二酐单体共聚制备，二胺单体结构通式为，二酐单体结构通式为。

其中，所述的二胺单体为以下A-M化合物中的任意一种或几种：

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