[發明專利]一種聚酰亞胺薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201210103579.5
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN102617876A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 朱丹陽;楊正華;張春華;吳作林;韓寶春
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波;逯長明

技術領域

本發明涉及聚合物材料領域，特別涉及聚酰亞胺薄膜及其制備方法。

背景技術

柔性襯底非晶硅太陽能電池日益受到人們的重視。它可以任意彎曲，安裝攜帶方便，在航空、航天領域取得廣泛應用，是鄰近空間動力飛艇不可或缺的能源組件。柔性襯底非晶硅太陽能電池的襯底可以為金屬也可以為透明聚合物薄膜。由于金屬襯底不透明，導電膜只能沉積在非晶硅膜上，得到的導電膜透過率低、電阻率高，并且對非晶硅膜會產生劣化影響，從而會降低電池的轉換效率。而采用透明聚合物薄膜作為襯底，可以直接在透明聚合物薄膜表面形成納米銦錫金屬氧化物(ITO)導電膜，不會對非晶硅膜產生影響，從而獲得高光電轉換效率。

作為太陽電池襯底的聚合物薄膜必須滿足以下幾個條件。首先薄膜必須有良好的透光性，厚度在25微米對500nm以上波長光線透過率大于90％；其次要有良好的耐熱性，非晶硅鍍膜工藝溫度在200℃，這就要求薄膜的玻璃化轉變溫度最好在250℃以上，以保證薄膜具有足夠的機械強度；另外特別要求薄膜表面光潔、平整、無針孔，以防止薄膜電池斷路或短路現象發生。

目前已有許多聚合物應用于柔性襯底方面的研究，如聚酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、高溫尼龍(PPA)等，但由于不耐紫外線、吸水率太高、不能滿足高溫加工工藝或與無機材料機械性能不匹配等原因在應用上受到限制。聚酰亞胺(PIs)在耐熱性、介電性、柔韌性、輕質、高強度方面所表現出的優秀性能，使其在航空、航天、微電子及電工絕緣方面得到非常廣泛的應用。但傳統的聚酰亞胺薄膜為黃色，對500nm光線透過率不到40％，這嚴重限制了其在光電領域應用。從上世紀80年代開始，研究人員通過引入含氟結構、脂肪側基、脂環結構等方法合成了上百種不同結構的聚酰亞胺，透光率得到改善。其中，引入含氟結構的聚酰亞胺最為常見。

Tohru?Matsuura等(Macromolecules，1991，24：5001～5005)將含有六氟二酐與含有六氟的二胺聚合，形成聚酰胺漆后進行涂膜，制備出透明的聚酰亞胺薄膜。這種薄膜在可見光區的透明度高，在近紅外區光的損耗低，同時介電常數低，折光率低，溶解性好且吸水率低。ShijiA等(Macromolecules，1992，25：5858-5860)用全氟代的二酐和二胺聚合制備聚酰亞胺薄膜，這種薄膜在整個光通信波長范圍內透明度高，同時玻璃化轉變溫度在300℃以上。但這種全氟代的聚酰亞胺為橙色或褐色，光透過率不佳。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種聚酰亞胺薄膜，具有良好的光透過率及優異的耐溫性能。

本發明公開了一種聚酰亞胺薄膜的制備方法，包括以下步驟：

A)將2，3，3′，4′-聯苯四酸二酐和2，2′-雙三氟甲基-4，4′-聯苯二胺在有機溶劑中混合反應，得到聚酰胺酸膠液；

B)將步驟A)所述聚酰胺酸膠液流延成膜，得到聚酰胺酸膜；

C)將步驟B)所述聚酰胺酸膜熱亞胺化，得到聚酰亞胺薄膜。

優選的，所述步驟A)中，所述有機溶劑為γ-丁內酯、二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺。

優選的，所述步驟A)中，所述2，3，3′，4′-聯苯四酸二酐和2，2′-雙三氟甲基-4，4′-聯苯二胺的總質量與有機溶劑的質量比為1∶3.5～4.5。

優選的，所述步驟A)中，所述2，3，3′，4′-聯苯四酸二酐與2，2′-雙三氟甲基-4，4′-聯苯二胺的摩爾比為1∶0.5～2。

優選的，所述步驟B)中，所述流延成膜的溫度為70℃～90℃。

優選的，所述步驟B)中，所述流延成膜的時間為1.5h～2.5h。

優選的，所述步驟C)具體為：

將步驟B)所述聚酰胺酸膜以1℃/min～4℃/min的升溫速度從室溫加熱到300℃～400℃，然后自然降至室溫。

本發明還公開了一種聚酰亞胺薄膜，具有式(I)結構，紫外光透過截止波長為390nm～400nm，玻璃化溫度為306℃～324℃；

n為聚合度，n≥10。