[发明专利]水性聚酰亚胺前体溶液组合物，以及制备水性聚酰亚胺前体溶液组合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚酰亚胺前体溶液组合物和一种容易地制备水性聚酰亚胺前体溶液组合物的方法。因为相比于含有有机溶剂的聚酰亚胺前体溶液组合物具有高的环境可接受性，所述水性聚酰亚胺前体溶液组合物是优选的。本发明的制备方法除了水不需要任何有机溶剂，因此其可以提供相比于传统的组合物，具有更低的有机溶剂含量的水性聚酰亚胺前体溶液组合物，并能提供具有高的环境可接受性的含水性溶剂且不含有机溶剂的水性聚酰亚胺前体溶液组合物。另外，聚酰亚胺可以从所述水性聚酰亚胺前体溶液组合物适当的获得。由本发明特定的水性聚酰亚胺前体溶液组合物获得的聚酰亚胺，具有特别优良的性能，诸如耐热性，机械强度，电性能，以及耐溶剂性，并进一步具有优良的柔性。

本发明还涉及一种使用水性聚酰亚胺前体溶液组合物制备聚酰亚胺无缝带的方法。本发明还涉及一种粘合剂树脂组合物(用于粘合剂树脂的水性聚酰亚胺前体溶液组合物)，用于诸如锂离子二级电池和双电层电容器的电化学装置的电极。本发明还涉及一种用于柔性装置基板的水性聚酰亚胺前体溶液组合物，例如用于诸如液晶显示器，有机电致发光显示器和电子纸的显示装置的基板，和诸如薄膜太阳能电池光接收元件的光接收装置的基板的水性聚酰亚胺前体溶液组合物。

背景技术

由四羧酸二酐和二胺获得的聚酰亚胺，尤其是由芳香族四羧酸二酐和芳香族二胺获得的芳香族聚酰亚胺具有优良的性能，诸如耐热性，机械强度，电性能，以及耐溶剂性，因此能在电气/电子工业领域等广泛应用。因为聚酰亚胺在有机溶剂中具有低的可溶性，然而，聚酰亚胺一般是通过将溶液组合物施用在例如基板表面上，然后在高温下加热该溶液组合物以进行脱水/闭环(酰亚胺化)制备的，所述溶液组合物中聚酰胺酸作为聚酰亚胺前体溶解在有机溶剂中。用于制备聚酰亚胺的所述聚酰胺酸溶液组合物含有有机溶剂以及必须在高温下进行热处理，因此所述聚酰胺酸溶液组合物不一定是环境友好的，并在一些情况下其应用受到限制。

另外，如上所述，由芳香族四羧酸二酐和芳香族二胺获得的芳香族聚酰亚胺具有良好的耐热性，机械强度等，因此能广泛用于电子/电气工业领域等。同时，例如在粘合剂应用中，柔性装置的应用中等需要进一步具有优良柔性的聚酰亚胺。

对于水溶性聚酰亚胺前体，专利文献1，例如，提出了一种用于制备水性聚酰胺酸盐溶液组合物的方法，包括

将四羧酸二酐和二胺在有机溶剂中聚合，以提供聚酰胺酸；

可选的水解所述聚酰胺酸，如有必要；

将获得的清漆(vamish)倒入水中，以粉碎(pulverize)所述聚酰胺酸并萃取和去除含在所述聚酰胺酸中的反应溶剂；

干燥所述聚酰胺酸；以及

将聚酰胺酸与特定的胺化合物诸如2-甲氨基二乙醇在水中反应以形成水溶性聚酰胺酸盐。然而，很难由该水溶性聚酰胺酸盐溶液组合物(聚酰亚胺前体组合物)形成高分子量的聚合物，也希望能进一步提高获得的聚酰亚胺的性能。

专利文献2提出了一种由聚酰胺酸(聚酰亚胺前体)与1，2-二甲基咪唑和/或1-甲基-2-乙基咪唑反应而制备的水溶性聚酰亚胺前体，然后从该反应混合物中分离该水溶性聚酰亚胺前体，所述聚酰胺酸(聚酰亚胺前体)由四羧酸组分和芳香族二胺组分在有机溶剂中反应而制备。专利文献2的实施例制备的水溶性聚酰亚胺前体为仅能获得非结晶芳香族聚酰亚胺的水溶性聚酰亚胺前体。尽管由专利文献2制备的水溶性聚酰亚胺前体获得的聚酰亚胺是非结晶的以及可热熔粘合的聚酰亚胺，适合作为由有机或无机纤维制成的纺织物或无纺织物的粘合剂使用，仍需要在一些应用中提高所述聚酰亚胺的性能。另外，所述水性聚酰亚胺前体溶液组合物是通过以下方法制备的，包括

在有机溶剂中制备水溶性聚酰亚胺前体；

从其中分离所述水溶性聚酰亚胺前体；以及

在水性溶剂中溶解所述分离的水溶性聚酰亚胺前体。

因此，需要非常复杂的操作。进一步的，在有机溶剂中制备的水溶性聚酰亚胺前体中的有机溶剂不能完全去除。(如果加热所述水溶性聚酰亚胺前体以完全去除有机溶剂，会发生酰亚胺化，并因此使所述聚酰亚胺前体在水中的溶解性降低)。由于这个原因，获得的所述水性聚酰亚胺前体溶液组合物将不可避免的含有有机溶剂。

同时，非专利文献1显示了优选在液体电解质中具有低的膨胀度的用于电极的粘合剂树脂，因为在充放电循环中放电容量的保持率随着粘合剂树脂的膨胀度的降低而提高。

在非专利文献2中，分析了锂电池中液体电解质的还原分解反应，并证实甲醇锂等在电极的表面形成。即在电池环境中，液体电解质将含有甲醇锂，其是强碱性的并对粘合剂树脂具有不良影响。