[發明專利]一種聚酰亞胺薄膜及其制備方法和柔性基板與應用

有效

• 申請號: 201510628642.0
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105131286B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 楊士勇;倪洪江;劉金剛;楊海霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C08L79/08
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙)11386
• 代理人: 張春,左萌

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體是涉及一種聚酰亞胺薄膜及其制備方法和柔性基板與應用。

背景技術

柔性電子(flexible electronic)與柔性顯示(flexible display)技術是近十年來電子信息領域最為活躍的研究方向之一，同時也是電子信息產業發展的重要方向之一。具有輕質、可彎曲、可折疊甚至可卷曲特性的柔性電子產品，包括柔性薄膜晶體管液晶顯示器(Flexible TFT-LCD)、柔性有機發光顯示器(Flexible OLED)等已經逐漸發展成為最具前景的高科技產業之一。在柔性顯示技術的發展過程中，柔性基板作為整個柔性器件的支撐與保護組件，不僅對于器件的顯示品質有著重要的影響，而且會直接關系到器件的使用壽命。在各種柔性顯示基板材料中，聚酰亞胺(PI)基板以其優良的耐高溫特性、良好的力學性能以及優良的耐化學穩定性而備受關注。PI是一類分子結構中含有酰亞胺環的有機高分子材料。剛性的酰亞胺環賦予了這類材料優異的綜合性能，從而使得PI成為柔性顯示器件基板的首選材料。

目前，從柔性顯示器件的構造來劃分，PI柔性基板可分為適用于頂發射型(top-emission)器件的有色PI基板以及可以同時適用于頂發射以及底發射型(bottom-emission)器件的無色透明PI基板兩類。其中目前技術成熟度較高的是采用有色PI柔性基板制備頂發射型柔性顯示器件。這種顯示模式要求PI基板要具有如下幾個方面的優良特性：(1)優良的耐熱性與高溫尺寸穩定性。目前在柔性顯示器件制造過程中最常采用的低溫多晶硅(LTPS)工藝溫度往往高達400-500℃。這要求使用的PI柔性基板具有盡可能高的玻璃化轉變溫度(Tg≥350℃)和低熱膨脹系數(CTE≤20ppm/℃,30～350℃)；(2)高柔韌性。隨著柔性顯示器件向著牢不可破→可彎曲→可卷曲→可折疊方向的發展，柔性基板也相應地呈現出平面型→可彎曲型→可卷曲型→可折疊型的發展趨勢，其彎折曲率半徑R值逐漸減少到3mm以下；(3)一定的光學透明性。在保障優異的耐高溫性能的同時，PI柔性基板的透明性越高，柔性顯示器件的顯示品質會越好。目前可滿足上述性能要求的PI柔性基板種類很少。日本Ube公司在專利US 4778872中報道了基于均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3',4,4'-聯苯四酸二酐(sBPDA)、對苯二胺(p-PDA)以及4,4'-二氨基二苯醚(ODA)的PI薄膜基板，其具有耐熱穩定性高(Tg≥350℃)、CTE低(≤20ppm/℃)等特性，但基板的光學透明性未見報道。韓國Kolon工業公司在專利US 8846852中報道了一種化學結構基于含氟二酐4,4'-(六氟異丙烯)雙鄰苯二甲酸酐(6FDA)、BPDA以及含氟二胺4,4’-二氨基-2,2’-雙三氟甲基聯苯(TFMB)的PI柔性基板。該基板雖然具有優良的光學透明性，但其CTE≥40ppm/℃，無法滿足柔性顯示器的應用需求。因此，如何在賦予PI柔性基板一定光學透明性的同時保持其高耐熱穩定性和高溫尺寸穩定性成為人們關注的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種兼具高耐熱穩定性和一定光學透明性的聚酰亞胺薄膜及其制備方法和柔性基板與應用。

本發明提供的聚酰亞胺，其結構通式如式I所示，

式I

所述式I結構通式中，R＝-H或-CH₃；

所述式I結構通式中，Ar選自下述基團中的任意一種：

所述式I結構通式中，m/n代表3,3',4,4'-聯苯四酸二酐(sBPDA)與(二甲基)環丁烷四酸二酐的摩爾比，且m:n＝0:100～100:0，優選90:10～80:20，且m和n均不為0；

上述式I所述化合物，可按照下述本發明提供的方法制備而得。

本發明提供的制備上述化合物的方法，包括如下步驟：將芳香族二胺、芳香族二酐、脂環族二酐在溶劑中混合均勻進行聚合反應，反應完畢得到均相溶液，然后進行熱亞胺化反應，反應完畢得到所述式I所示化合物；

上述方法中，所述芳香族二胺為對苯二胺、2,2'-雙甲基-4,4'-聯苯二胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑中的至少一種。

上述方法中，所述芳香族二酐為sBPDA。

上述方法中，所述脂環二酐為1,2,3,4-環丁烷四酸二酐(CBDA)和1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四酸二酐(MCBDA)中的至少一種。