[发明专利]一种全芳香族无色透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种全芳香族无色透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法，采用带有三氟甲基侧基和中间醚键连接的二胺单体1,4‑双(2‑三氟甲基‑4‑氨基苯氧基)苯为原料，将其与中间含有醚键且异构的2,3,3',4'‑二苯醚四甲酸二酐进行聚合反应，再采用化学亚胺化的方法合成了热塑性的聚酰亚胺材料，经过溶解、涂膜及挥发溶剂可制备得到聚酰亚胺薄膜。与现有技术相比，本发明制备的全芳香族无色透明聚酰亚胺薄膜具有高的光学透明性和热稳定性，其在高透明柔性器件基材等领域具有很好的应用潜质。

技术领域

本发明属于聚合物薄膜技术领域，尤其是涉及一种全芳香族无色透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)是指在主链上含有酰亚胺环的一类高性能聚合物。独特的芳香环结构使得聚酰亚胺材料具有耐高温性、耐溶剂性、尺寸稳定性、良好的电绝缘性及优异的机械性能等优势，可以薄膜、纤维、涂层、气体分离膜、先进复合材料、模塑零部件及胶粘剂等形式广泛地应用于机械工程、微电子器件、石油化工及航空航天等高科技领域。虽然聚酰亚胺综合性能优异，但是也存在一些缺陷，其分子链中高度刚性和共轭的芳杂环结构会导致聚酰亚胺熔融加工十分困难、溶解性能差。同时，分子中易形成电荷转移络合物(CTC)导致聚酰亚胺材料的颜色较深，呈现出特征黄色或深棕色，严重限制了其在柔性透明导电膜村底材料、液晶显示屏、太阳能电池基板材料、柔性辐射保护材料及取向膜等特殊领域的应用。

许多科研工作者已经从分子结构设计和薄膜的成型工艺两方面来克服这些缺陷，例如，分子设计是在热稳定性损失不大的情况下，引入不对称或非共平面结构、引入体积庞大的三氟甲基结构或采用脂肪族的单体，这样可以破坏聚酰亚胺分子链共轭，扩大分子链间距，降低规整性，提高溶解度，改善聚酰亚胺材料的加工性能和薄膜的光学透明性。

随着微电子及光电科技的快速发展，光电器件呈现出轻质化、大型化、超薄及柔性的趋势，但是传统的ITO玻璃具有硬脆特点，加工、搬运困难，同时难以自由弯曲，另外，具有优异透明性和力学性能的聚合物如聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚碳酸酯等耐温性能不够，不能满足光电器件的加工温度，因此，耐温性好、热膨胀系数低的聚酰亚胺薄膜，特别是透明性良好无色的聚酰亚胺薄膜，可替代传统的ITO玻璃，在柔性显示器及可穿戴设备等领域有重大的应用前景。

现有的技术中公开了许多无色透明聚酰亚胺薄膜的制备工艺，授权公告号为CN102382303B专利选用了1,2,3,4-环己烷四酸二酐作为二酐单体与二元伯胺缩聚反应得到无色透明的聚酰亚胺薄膜，其紫外光透过截止波长为280nm～380nm，450nm处的光透过率为86％～94％，且玻璃化转变温度为250℃～400℃。授权公告号为CN102675665B专利将2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯和氢化偏苯三酸酐加入到非质子极性溶剂中得到无色透明的聚酰胺酸溶液，然后热亚胺化后得到无色透明聚酰亚胺薄膜。授权公告号为CN104119532B专利通过1,4-双(2,3-二羧酸苯氧基)环己烷二酐单体与二元伯胺单体缩聚反应得到一种透明聚酰亚胺树脂，玻璃化转变温度为200℃～300℃，紫外吸收截止波长为370～380nm，在450nm处的光透过率为75％～90％。这些专利大部分采用含有脂环结构的单体，热稳定性较差。另外，在制备过程中许多采用了较高温度的热亚胺化工艺，产生的能耗较高，同时高温热亚胺化过程中会产生分子链的断裂、重组及平衡化问题，不容易得到均匀的材料，不利于薄膜的成形性能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种全芳香族无色透明且热稳定性优异的聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种全芳香族无色透明聚酰亚胺薄膜，其结构式如下所示：

其中n为聚酰亚胺的聚合度为20～300。