[发明专利]聚酰亚胺薄膜及其制备方法和用途

说明书

公开了一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法和用途，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为15微米或以上，其通过以下步骤制备：1)将酸酐单体和二胺单体通过缩合反应聚合生成聚酰胺酸，所述酸酐单体包括BPDA和PMDA，所述二胺单体包括pPDA；按所述酸酐单体的摩尔量计，所述PMDA占10‑45％；2)将所述聚酰胺酸的溶液涂覆在基板上；3)按如下方法对其进行升温亚胺化，该方法包括如下三个加热段：(i)30‑100℃，加热0.5‑1.5小时；(ii)190‑250℃，加热0.5‑1.5小时；以及(iii)350‑450℃，加热0.5‑1.5小时。

技术领域

本发明涉及一种可用于制备柔性显示器基板的耐热聚酰亚胺薄膜，这种薄膜兼有改进的粘接性、热膨胀系数和透光性能。本发明还涉及所述耐热聚酰亚胺薄膜的制造方法及其作为柔性显示器基板的用途。

背景技术

对于需求日益旺盛的柔性显示器件而言，相比于比重大、不易弯折的玻璃材料，高分子材料由于比重小，柔顺性好，易于制作超薄薄膜，且薄膜表面平整度好，逐渐成为替代玻璃的主要候选材料。在OLED显示器的制作过程中采用的低温多晶硅(LTPS)工艺中，工艺温度会达到450℃以上，甚至超过500℃。这就要求柔性高分子薄膜衬底材料必须能够承受这一高温工艺过程，且在工艺过程中材料本身需要维持其化学组成不发生改变，尺寸保持相对稳定。至少450℃的耐热性能，对绝大部分高分子材料是极大的挑战。聚酰亚胺(PI)以其优异的耐热性而著称，成为目前柔性OLED显示基板材料的主要选择。

作为柔性OLED器件所用的聚合物基板材料，需要同时满足一些关键要求。这些要求包括：

1)聚合物溶液在玻璃基板上有良好的流平性，形成的薄膜跟基板粘接性好，表面平整；

2)具有极高的耐热稳定性，以避免在高温加工过程中由于热分解产生的小分子造成对器件的污染，影响产品良率；

3)良好的机械性能，如很高的拉伸强度和较高的断裂伸长率，使制造的器件更薄，更轻柔；

4)有良好的尺寸稳定性，以及具有和玻璃基板或半导体材料相似的热膨胀系数(CTE)，以防止由于热膨胀系数不匹配而导致基板的弯曲、脱落和界面应力；和

5)有良好的透光性能。

中国专利申请CN109422876公开了一种聚酰亚胺薄膜，在一个实施方式中，其聚酰胺酸采用19.8份BPDA/29.7份PMDA/47.5份pPDA/2.5份ODA，这种聚酰胺酸溶液具有高固含量和相对低粘度的特性，可有利地进行成膜。尽管采用这种薄膜可获得良好的成膜性和贴合性，但是其光学透明性有进一步改进的余地。

马馨雨等的“热塑性共聚聚酰亚胺薄膜的合成及性能研究”(《材料科学与工艺》，第27卷第3期，2019年6月)，公开了一种聚酰亚胺薄膜的制造方法，采用BPDA/PMDA/m-TB作为聚合单体，热亚胺化时它采用梯度升温的方法，即在80℃时停留1小时，在120℃、160℃、200℃、250℃、300℃和350℃分别停留0.5小时，该文认为：增加PMDA的比例可提高聚酰胺酸的溶解度，减少PMDA的比例可提高透光率。但是该文未涉及聚酰亚胺膜在基材上的贴合性。

任菲菲等的“聚酰胺酸的合成及其亚胺化过程”(《大连工业大学学报》，第27卷第四期，2008年12月)研究了加热方法对亚胺化过程的影响，认为采用等温度梯度变化方法进行亚胺化较为合理。

尽管现有技术对聚酰亚胺膜进行了各种研究，但是当膜的厚度达到一定程度时，现有的方法始终难以兼顾膜的透明性(低PMDA的量)与膜的贴合性这对矛盾。

因此本领域仍需要开发一种聚酰亚胺膜的制造方法，当膜的厚度达到一定程度时，这种方法能很好地兼顾膜的透明性(低PMDA的量)与膜的贴合性这对矛盾。

发明内容