[发明专利]一种透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用，所述的聚酰亚胺薄膜的结构通式如式(I)所示，本发明提供了一种透明的聚酰亚胺，以其特有的脂环族结构和含氟芴基结构，既有效破坏PI薄膜分子结构中的共轭结构，又削弱了主结构中的电荷转移能力，同时引入的芴基结构，适当保留了热稳定性，所制薄膜实现了高玻璃化转变温度Tg(≥380℃)和高透光率(550nm下透光率≥90％)；可适用于柔性透明显示基板材料，光学透明薄膜、光通讯材料和太阳能电池基板等光电领域。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

随着光电领域的发展，在保持原有良好热性能和机械性能的基础上，对聚酰亚胺的光学性能提出了更高的要求，而传统聚酰亚胺结构中特有的芳环共轭结构，导致了分子内和分子间电荷转移络合物(CTC)的形成，极大地影响了聚酰亚胺(PI)薄膜的透光性，并呈现出棕黄色以及较差的透光率，限制了PI薄膜在光电领域的发展。同时，随着近年来智能电子设备显示装置向可弯折方向的发展，为实现此类电子设备柔性显示的要求，对高透明性PI薄膜的开发需求显得尤为迫切。

为实现PI薄膜良好的透明性，常通过对PI分子结构的设计来实现；例如引入可破坏主链中平面共轭结构的基团(可实现弯曲的醚键或砜基)或结构(空间体积大的取代基)、引入脂族结构(脂环或脂肪族结构)和含氟结构等，以破坏分子结构的共轭效果与对称性，减少分子内或分子间的传荷作用，来实现良好的透明化改性效果；常通过一种或多种复合的方式来改善透明性。

近年来，通过使用理论上不形成电荷移动络合物的半脂环式或全脂环式聚酰亚胺来使其表现出透明性的方法研究逐渐增多，为制备可满足光电封装要求的透明性聚酰亚胺薄膜，人们将低电子密度的脂环结构引入到聚酰亚胺主链中，制备全脂环结构或半脂环(半芳香)结构的聚酰亚胺。研究发现脂环结构的引入由于抑制了分子内与分子间电荷转移络合物的形成，可以显著提高聚酰亚胺薄膜的透明性，降低薄膜的着色程度(A.S.Mathews等.Macromol.Res.，2007，15，114-128)。

专利CN102634022A公开了一种无色高透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用，本发明通过脂环族二酐与芳香族二胺反应，成功制取了高透明PI薄膜，450nm出透光率＞90％，该发明虽实现了较好的光学性能，但整体的热性能不突出，不能使制备的聚酰亚胺玻璃同时具有较高的耐热性能和光学性能；专利CN104769013B公开了一种聚酰亚胺前体，该发明同样采用多脂环族单体DNDA与其他芳香族二胺反应，成功实现了高透光率的PI和较低的线性膨胀系数，该聚酰亚胺的50～200℃的线热膨胀系数为50ppm/K以下，且制成厚度10μm的聚酰亚胺膜在波长400nm的透光率为75％以上，该发明同样未兼备良好的光学性能和耐热性。

鉴于以上原因，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明的第一目的在于提供一种透明聚酰亚胺薄膜，所述的聚酰亚胺薄膜的结构通式如式(I)所示：

其中，A₁为以下结构中的任意一种：

A₂结构为：

其中，R₁为独立的H原子或卤素原子。

进一步的，A₁为如下结构

进一步的，A₂为如下结构中的任意一种：

本发明上述各结构中所标记的化学键为其与式(I)中其他部分的连接位点，但具体的连接方式和连接次序均不需进行任何限定。