[发明专利]一种高性能透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能透明聚酰亚胺薄膜，由二酐单体和二胺单体共聚制备得到；所述二胺单体的结构通式为：H₂N‑Y‑NH₂；聚酰亚胺薄薄膜通式为:本发明通过引入电负性强的氟原子破坏聚酰亚胺分子链中共轭结构的共平面性和具有发色功能的共轭结构，减少了聚酰亚胺分子内和分子间的电子转移络合物的形成，从而显著提升了聚酰亚胺薄膜的透明性。本发明含氟基团的引入使获得的透明聚酰亚胺薄膜在450nm处的透过率达到85％以上。固化时特定的梯度升温程序明显降低了膜的线性热膨胀系数，线性热膨胀系数(50‑300℃)25(ppm/℃)，玻璃化转变温度为350℃以上。

技术领域

本发明涉及薄膜材料技术领域，具体涉及一种高性能透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是一种综合性能突出的高性能聚合物，其优异的力学性能、耐热性，良好的尺寸稳定性以及化学稳定性使其在航空航天、微电子和非线性光学材料等领域得到了广泛的应用。随着世界经济的飞速发展，人们对电子产品的要求也不断提高，柔性、灵活、轻薄的柔性显示、触控器件等，已逐渐成为电子领域高科技产品的必备要素。作为柔性显示器和薄膜电池的基板，聚酰亚胺薄膜具有其他聚合物薄膜不可替代的地位，从而也对聚酰亚胺有以下要求：①良好的透光率；②良好的耐热性，为满足磁控溅射等加工条件的需求，需要较高的耐热性，而且耐热性越高，越有利于低温多晶硅器件的加工；③较低的热膨胀系数，较低的热膨胀系数能够更好的与功能层匹配，保证柔性显示器的高温尺寸稳定性，若基板材料不能保持优良的尺寸稳定性，将会对最终显示器的品质与可靠性产生致命影响；④对氧气、水蒸汽阻隔性能好，以免显示介质暴露于水汽与氧气环境中性能发生劣化。

传统的聚酰亚胺由于分子中存在共轭单元，极易在分子链内和分子链间生成强烈的电荷转移络合物(Chargetransfercomplex，CTC)，就会造成分子链紧密堆积，从而大多数聚酰亚胺薄膜在可见光范围内的透光率低且都呈现棕黄色，难以应用在对透明度要求严格的光电设备上。若想要改善聚酰亚胺薄膜的透明性需要减少分子内或分子间的传荷作用，常用的方法是在聚合物分子链中引入柔性基团(如醚键、硫醚键、亚甲基等)、大侧基、非共平面结构、不对称结构、脂环结构等基团。目前，通过引入含氟基团制备含氟聚酰亚胺的研究备受关注，由于氟原子独特的物理化学性质(较大的电负性、较小的原子半径及较低的摩尔极化率等)，使得含氟聚酰亚胺呈现出优异的溶解性能、光学性能和介电性能等。但是引入含氟基团后，分子间排列较为松散会导致膜的线性热膨胀系数偏高等问题。

因此，提供一种热膨胀系数低的高性能透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高透明且低线性热膨胀系数的聚酰亚胺薄膜。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高性能透明聚酰亚胺薄膜，所述高性能透明聚酰亚胺薄膜由二酐单体和二胺单体共聚制备得到；

其中，

所述二胺单体的结构通式为：H₂N-Y-NH₂；

所述聚酰亚胺薄膜通式如化学式I所示:

进一步，X为以下结构中的任意一种：

进一步，上述二胺单体中Y为以下结构中的任意一种：

采用上述进一步的有益效果在于：本发明中采用含氟原子的二酐与二胺单体，通过氟原子具有强电负性的特性，使其破坏聚酰亚胺分子链中共轭结构的共平面性和具有发色功能的共轭结构，减少了分子内或分子间的传合作用，从而提升聚酰亚胺薄膜的透明性；

本发明还提供了上述高性能透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：