[发明专利]高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于聚酰亚胺薄膜技术领域，具体涉及一种高透明低膨胀聚酰亚胺膜材料及其制备方法。本发明所述的高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜，由二胺单体和二酐单体缩聚得到，二胺单体包括含氮芳香二胺R₁，二酐单体包括3,3'‑酰胺基双邻环己基四羧酸二酐Ar₁；所述3,3'‑酰胺基双邻环己基四羧酸二酐Ar₁是在2,2',3,3'‑联苯四羧酸二酐中引入酰胺基，然后氢化得到。本发明的目的高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜，同时具有良好的透光率，较低的膨胀系数以及优异的耐热性，适用于柔性显示盖板；本发明还提供其制备方法。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺薄膜技术领域，具体涉及一种高透明低膨胀聚酰亚胺膜材料及其制备方法。

背景技术

目前平板显示设备市场不断扩大，对柔性显示盖板用高透明聚酰亚胺(PI)出现跳跃式需求，2019年高透明聚酰亚胺需求量4.5万平方米，预计2022年达到45万平方米。然而，传统的芳香性聚酰亚胺在可见光区的透光性呈特征黄色，无法满足光电显示基板材料对薄膜高透明性的要求，且普通聚酰亚胺热膨胀系数(CTE)均在35～80ppm/℃左右，无法满足高温制程过程中膨胀系数小于15ppm/℃的要求。因此，需要设计特种结构单体和聚酰亚胺，满足高透明低膨胀性能要求。

实现聚酰亚胺高透明的方法主要是向分子链中引入大体积的取代基、含氟基团、柔性基团、非对称结构、脂环结构和非共面结构等。制备低膨胀聚酰亚胺主要是采用分子结构设计法(引入刚性棒状结构单元)、多元共聚法和添加纳米粒子法。研究者们利用上述方法已经做了大量的研究工作：公开号为CN102911359A的中国发明专利报道了1,4-双(3,4-二羧酸苯氧基)环己烷二酐与二元伯胺单体缩聚反应制备的聚酰亚胺，在分子结构中引入环己烷提高了聚酰亚胺的透光率(在450nm处的透光率为70％～90％)，线膨胀系数未提及。中国专利公开号CN109824894A在聚酰亚胺分子链中引入脂环结构，400nm处的透光率高于85％，CTE小于30ppm/℃，玻璃化转变温度高于280℃。授权号CN101796105B的发明专利公开了一种聚酰亚胺薄膜，该发明所得聚酰亚胺薄膜在380～780nm范围内的透光率为85％，热膨胀系数为35.0ppm/℃，但其热膨胀系数仍然较高。

因此，针对以上高透光、低膨胀、高耐热难以同时兼具的技术问题，需要研发一种新型的聚酰亚胺薄膜，使其能够应用于柔性盖板膜。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜，同时具有良好的透光率，较低的膨胀系数以及优异的耐热性，适用于柔性显示盖板；本发明还提供其制备方法。

本发明所述的高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜，由二胺单体和二酐单体缩聚得到，二胺单体包括含氮芳香二胺R₁，二酐单体包括3,3'-酰胺基双邻环己基四羧酸二酐Ar₁；

所述3,3'-酰胺基双邻环己基四羧酸二酐Ar₁是在2,2',3,3'-联苯四羧酸二酐中引入酰胺基，然后氢化得到，其结构式如下：

具体地，所述3,3'-酰胺基双邻环己基四羧酸二酐Ar₁是以3-氯-邻苯二甲酸酐为原料制备出3,3'-酰胺基联苯四酸，然后对其氢化和脱水获得。3,3'-酰胺基双邻环己基四羧酸二酐单体是新型二酐单体，其含有脂环结构和非共面结构，可以有效抑制分子间和分子内电荷转移络合物的形成，大大提高聚合物的透明性，同时该二酐单体含有的酰胺基和二胺单体含有的含氮刚性结构又可以降低聚酰亚胺的热膨胀系数。

优选地，二胺单体为含氮芳香二胺R₁或含氮芳香二胺R₁与芳香二胺R₂的混合物，含氮芳香二胺R₁、芳香二胺R₂的分子结构不同；