[發明專利]一種高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810601000.5
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108659533B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 翟磊;白蘭;范琳;何民輝;莫松
• 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;C08J5/18;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: 馬東偉;龐許倩

本發明涉及高耐熱超低膨脹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低的熱膨脹系數和良好的耐熱性能不可兼得的問題，特別是在寬溫度范圍內高耐熱和超低膨脹系數不可兼得的問題。上述高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜，聚酰亞胺的分子主鏈結構中含有線性剛性單元和極性酰胺基團；制備原料包括芳香二酐和具有酰胺結構的二胺。制備方法為將芳香二胺溶解于有機溶劑，加入芳香二酐，得到聚酰胺酸均相溶液；將聚酰胺酸均相溶液涂膜，固化，剝離，干燥，退火處理，得到聚酰亞胺薄膜。高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜及其制備方法與應用實現了在電子、微電子、光學顯示、光通信等領域，特別是柔性光電領域的廣泛應用。

技術領域

本發明涉及聚酰亞胺技術領域，尤其涉及一種高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜及其制備方法與應用。

背景技術

在光電顯示及光通訊等領域，器件的柔性化、卷曲化、輕質化、薄型化及可穿戴化是未來的發展趨勢。目前柔性液晶顯示器(LCD)、柔性有機電致發光器件(OLED)、柔性太陽能電池等已成為研究的熱點。為實現光電器件的柔性化、輕薄化，必須尋找綜合性能優異的聚合物薄膜來代替傳統的硬質光學玻璃基板。

聚酰亞胺具有突出的耐熱性能、力學性能、絕緣性能等特點，在柔性電子、微電子及光電領域得到了廣泛的應用。然而，傳統聚酰亞胺薄膜具有較高的熱膨脹系數，通常在40-80ppm/℃左右，無法滿足高精密柔性光電顯示器件對基板材料個位數熱膨脹的性能要求。聚酰亞胺薄膜高的熱膨脹系數會引發光電器件的翹曲、變形和龜裂等嚴重品質問題。因此，聚酰亞胺基板材料的耐熱性與熱尺寸穩定性面臨極大考驗。

現有的聚酰亞胺薄膜存在低的熱膨脹系數和良好的耐熱性能不可兼得的問題，特別是在寬溫度范圍內(30-350℃)高耐熱和超低膨脹系數(5ppm/℃)不可兼得的問題。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種高耐熱超低膨脹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低的熱膨脹系數和良好的耐熱性能不可兼得的問題，特別是在寬溫度范圍內(30-350℃)高耐熱和超低膨脹系數(5ppm/℃)不可兼得的問題。

本發明提供的高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜主要是通過以下技術方案實現的：

一種高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜，聚酰亞胺的分子主鏈結構中含有線性剛性單元和極性酰胺基團；聚酰亞胺薄膜的制備原料包括：芳香二酐和具有酰胺結構的二胺。

本發明的高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜的有益效果如下：

本發明通過分子結構設計，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。同時，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，易于形成分子間氫鍵作用，不僅使分子鏈規整而呈取向排列，而且在升溫過程中能夠抑制分子鏈的運動，從而降低聚酰亞胺薄膜的熱膨脹系數。本發明的高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜不僅熱膨脹系數低，而且耐熱性能良好，特別是在寬溫度范圍內(30-350℃)具有良好的高耐熱性能和超低膨脹系數(5ppm/℃)。

在上述方案的基礎上，本發明還做了如下改進：