[发明专利]一种高模量低热膨胀系数的透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及聚酰亚胺树脂的技术领域，公开一种高模量低热膨胀系数的透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用，所述透明聚酰亚胺薄膜具有如下结构式：其中，n是大于0的整数，m是大于等于0的整数；m：n＝0.25～9：1；其制备方法包括步骤：在惰性气体保护下，以4,4’‑二氨基‑2,2’‑双三氟甲基联苯、芳香二酐和芳香酰氯为聚合单体，在反应溶剂中进行反应制备聚酰胺酸，经亚胺化后得到透明聚酰亚胺薄膜，其拉伸模量可以达到5GPa以上，热膨胀系数可以达到30ppm/K及以下，透过率在450nm达到80％以上，可广泛应用于电子及在柔性显示等领域。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺树脂的技术领域，具体涉及一种高模量低热膨胀系数的透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

在电子及柔性显示等领域，器件日趋柔性化、卷曲化、轻质化、轻薄化及可穿戴化，这对相关电子及光学器件提出了减重化、轻薄化、柔性化等新要求。比如在手机盖板等领域，迫切需要高透过率低热膨胀系高模量的PI薄膜。

传统聚酰亚胺薄膜通常呈黄色或棕黄色，严重影响了其在光电显示领域的应用。通过在分子结构中引入脂环结构或大取代基可以在一定程度上改善聚酰亚胺的透明问题，但其热尺寸稳定性能并不理想，通常线性热膨胀系数(CTE)在40-80ppm/K左右，无法满足器件对材料低热膨胀系数的要求。如韩国申请专利申请KR1020150095275A公开了一种聚酰胺薄膜及其制造方法，由氢化均苯四甲酸二酐(HPMDA)与多种芳香二胺制备的聚酰亚胺薄膜在380-760nm的透过率超过87％，但其CTE是40ppm/K左右，拉伸模量仅3.9GPa。已有报道以4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)和4,4’-二氨基-2,2’-双三氟甲基联苯(TFDB)制备的聚酰亚胺薄膜在450nm的透过率超过90％，但其CTE是48ppm/K左右(J.Coat.Technol.Res.16(2)(2019)511-520)。

中国专利申请CN108424647A公开了一种用于AMOLED的透明无色聚酰亚胺薄膜，由1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐(CBDA)和4,4’-二氨基-2,2’-双三氟甲基联苯(TFDB)所得透明无色薄膜的热膨胀系数(CTE)为8ppm/K，但是其拉伸模量仅为4.5GPa，有待进一步提高。

因此目前迫切需要开发一种具有高模量低热膨胀系数的透明聚酰亚胺薄膜材料。

发明内容

本发明旨在提供一种高模量低热膨胀系数透明聚酰亚胺薄膜，该高模量低热膨胀系数透明聚酰亚胺薄膜拉伸模量可以达到5GPa以上，热膨胀系数可以达到30ppm/K及以下，透过率在450nm达到80％以上。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高模量低热膨胀系数的透明聚酰亚胺薄膜，所述透明聚酰亚胺薄膜具有如下结构式：

其中，n是大于0的整数，m是大于等于0的整数；m：n＝0.25～9：1；

所述R₁是下列基团中的一种或两种以上：

所述的R₂是下列基团中的一种或两种以上：

优选地，所述R₁是如下基团：

所述R₂是如下基团中任一种：

所述透明聚酰亚胺薄膜的拉伸模量为5.0-7.0GPa，热膨胀系数为10-30ppm/K，在450nm的透过率为80％以上。

优选地，所述透明聚酰亚胺薄膜在450nm的透过率为80％-90％。