[發明專利]一種超低膨脹含氟聚酰亞胺薄膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810600971.8
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108864426B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 范琳;白蘭;翟磊;何民輝;莫松
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所;中國科學院大學
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C08L79/08;C08J5/18
• 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: 馬東偉;龐許倩

本發明涉及超低膨脹含氟聚酰亞胺薄膜及其制備方法與應用，屬于聚酰亞胺技術領域，解決了現有技術中聚酰亞胺薄膜在寬的溫度范圍內線性熱膨脹系數不夠低，且在降低線性熱膨脹系數的同時，聚酰亞胺薄膜的其他性能難以兼得的問題。上述超低膨脹含氟聚酰亞胺薄膜，聚酰亞胺的分子主鏈結構中含有線性剛性單元、極性酰胺基團和含氟基團；制備原料包括芳香二酐以及具有酰胺基團和含氟基團的二胺。制備方法為將具有酰胺基團和含氟基團的芳香二胺溶解，加入芳香二酐，得到聚酰胺酸均相溶液；涂膜，固化，剝離，干燥；平鋪于基板上，固定，退火處理，得到聚酰亞胺薄膜。超低膨脹含氟聚酰亞胺薄膜及其制備方法與應用實現了在電子及柔性顯示領域的廣泛應用。

技術領域

本發明涉及聚酰亞胺技術領域，尤其涉及一種超低膨脹含氟聚酰亞胺薄膜及其制備方法與應用。

背景技術

未來光電顯示及光通訊等領域，器件將逐漸呈現柔性化、卷曲化、輕質化、薄型化及可穿戴化的發展趨勢，例如柔性液晶顯示器(LCD)、柔性有機電致發光器件(OLED)、柔性太陽能電池等，相關電子及光學器件面臨減重化、輕薄化、柔性化等新要求。為滿足上述諸多領域的發展要求，具有良好綜合性能的聚酰亞胺薄膜材料得到廣泛應用。

但傳統聚酰亞胺薄膜熱尺寸穩定性能并不理想，通常線性熱膨脹系數(CTE)在40-80ppm/℃左右，無法滿足高精密器件對基板材料個位數熱膨脹系數的苛刻要求。通過在分子結構中引入剛性基團，摻雜金屬/陶瓷/蒙脫土等無機粒子的有機/無機雜化方法可以在一定程度上降低聚酰亞胺薄膜的線性熱膨脹系數，但會損失薄膜的力學性能。此外，已有低膨脹聚酰亞胺薄膜的適用溫度范圍較窄，熱膨脹考察溫度范圍通常在250℃以下，例如50-200℃或100-250℃，這與材料在實際中的應用要求并不符合。

綜上所述，現有的聚酰亞胺薄膜存在在寬的溫度范圍內(30-300℃)線性熱膨脹系數不夠低，且在降低線性熱膨脹系數的同時，聚酰亞胺薄膜的力學性能、吸水率等其他性能難以兼得的問題。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種超低膨脹含氟聚酰亞胺薄膜及其制備方法與應用，用以解決現有聚酰亞胺薄膜在寬的溫度范圍內(30-300℃)線性熱膨脹系數不夠低，且在降低線性熱膨脹系數的同時，聚酰亞胺薄膜的力學性能、吸水率等其他性能難以兼得的問題。

本發明提供的超低膨脹含氟聚酰亞胺薄膜主要是通過以下技術方案實現的：

一種超低膨脹含氟聚酰亞胺薄膜，聚酰亞胺的分子主鏈結構中含有線性剛性單元、極性酰胺基團和含氟基團；聚酰亞胺薄膜的制備原料包括芳香二酐以及具有酰胺基團和含氟基團的二胺。

本發明的超低膨脹含氟聚酰亞胺薄膜有益效果如下：

本發明通過分子結構設計，一方面，在聚酰亞胺分子主鏈中引入剛性單元，使得該類聚酰亞胺的分子主鏈呈線性剛性，可有效提高分子鏈的堆積密度，利于鏈段在亞胺化過程中高度取向，從而提高聚酰亞胺薄膜的耐熱性能，耐熱溫度在400℃以上。另一方面，本發明在聚酰亞胺分子主鏈中引入極性酰胺基團，使得該類聚酰亞胺的分子主鏈具有酰胺結構，分子鏈間具有較強的氫鍵相互作用，有利于分子鏈的堆積和呈取向排列，從而有效抑制分子自由體積及分子運動帶來的熱膨脹行為，達到降低聚酰亞胺薄膜的熱膨脹系數的目的。更為重要的是，本發明在聚酰亞胺分子主鏈中引入電負性氟原子及含氟基團，可有效賦予聚酰亞胺其他的良好性能，如力學強度高、吸水率低及其他優異性能，在保證聚酰亞胺薄膜的耐熱性能和熱尺寸穩定性能基礎上提高其他性能。本發明提供的超低膨脹聚酰亞胺薄膜不僅在30-300℃的寬溫度范圍內具有超低線性熱膨脹系數，而且具有力學強度高、吸水率低等其他優異性能，在柔性光電等領域具有重要的應用價值。

在上述方案的基礎上，本發明還做了如下改進：