[發(fā)明專利]一種高透明高耐熱聚酰亞胺薄膜及其制備方法

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• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111205644A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周浪
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫創(chuàng)彩光學(xué)材料有限公司
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K9/06;C08K3/36;C08J5/18
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本發(fā)明涉及一種高透明高耐熱聚酰亞胺薄膜及其制備方法，該薄膜具有高透明、高耐熱、耐刮擦等特點(diǎn)，其含有0.01～1wt％含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅粒子，且聚酰亞胺分子主鏈中含有雙三氟甲基聯(lián)苯和硅氧烷單元。所述含氟硅氧烷結(jié)構(gòu)式如下所示，其中，X為Cl或甲氧基、乙氧基、碳原子數(shù)1～10的烷基中的任一種；R為碳原子數(shù)為1～20的含氟烷基。含氟硅氧烷接枝改性的二氧化硅粒子及硅氧烷嵌段單元有效提高了聚酰亞胺薄膜的耐熱性能和耐刮擦性；同時(shí)改性二氧化硅粒子與含氟含硅聚酰亞胺基體樹脂有良好相容性和分散性，因此聚酰亞胺薄膜保持有高光學(xué)透光率和低霧度。本發(fā)明制備的聚酰亞胺薄膜可應(yīng)用于光學(xué)顯示及微電子等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高透明高耐熱聚酰亞胺薄膜及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在未來可折疊、彎曲或卷曲型光學(xué)顯示及電子器件中，柔性透明聚合物覆蓋基板材料替代玻璃基板成為必然。為實(shí)現(xiàn)對電子元器件的保護(hù)，需要聚合物基板材料具有高透明性、高力學(xué)強(qiáng)度、高表面抗劃傷性能等。聚酰亞胺材料具有獨(dú)特的耐溫性能、力學(xué)性能、絕緣性能、耐溶劑性等，被廣泛應(yīng)用于電子及微電子工業(yè)領(lǐng)域，例如用于大規(guī)模集成電路的中間絕緣介電層、屏蔽保護(hù)層等。然而，由于聚酰亞胺的芳香結(jié)構(gòu)密度高，薄膜通常呈棕色或黃色，在可見光區(qū)的透光性低并具有較高的折射率，無法應(yīng)用于高光學(xué)要求的光學(xué)顯示等領(lǐng)域。為降低聚酰亞胺薄膜的色澤度、提高透光率，大量的研究集中于聚酰亞胺的結(jié)構(gòu)改進(jìn)、制備方法的調(diào)控等，包括引入含氟基團(tuán)等極性基團(tuán)，采用-O-、-SO₂-、-CH₂-等連接基團(tuán)，采用間位或異平面結(jié)構(gòu)等，聚酰亞胺薄膜的顏色及在可見光區(qū)的透光率得到大幅提升。

然而在現(xiàn)有技術(shù)中，透明聚酰亞胺薄膜的表面抗劃傷性能不足，導(dǎo)致應(yīng)用于柔性顯示裝置時(shí)出現(xiàn)諸多問題，嚴(yán)重影響透明薄膜的透光率和霧度。為此，有研究人員通過在透明聚酰亞胺薄膜表面外加其他材質(zhì)的涂層方式來改善表面抗劃傷性，例如采用硅氧化物涂層、異氰酸酯固化層等。但是，通過與其他材質(zhì)涂層復(fù)合的方式帶來了明顯的界面問題，包括光損失、粘接性問題等，更為突出的是無機(jī)類涂層會(huì)導(dǎo)致聚酰亞胺透明薄膜的彎折性能受損，表面尤其是界面處易出現(xiàn)開裂，內(nèi)部會(huì)造成微裂紋進(jìn)而影響薄膜的性能穩(wěn)定性。因此，亟需一種不存在兩相界面且可長期穩(wěn)定的高透光率、耐刮擦的聚酰亞胺薄膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對可折疊顯示及柔性電子領(lǐng)應(yīng)用，提供一種具有高耐熱、高透明且表面耐刮擦的聚酰亞胺薄膜及其制備方法，以下有時(shí)簡稱透明聚酰亞胺薄膜。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，本發(fā)明具體提供一種高透明高耐熱聚酰亞胺薄膜，其含有0.01～1wt％含氟硅氧烷接枝改性的二氧化硅粒子，且聚酰亞胺分子骨架中含有雙三氟甲基聯(lián)苯和硅氧烷結(jié)構(gòu)單元。

所述聚酰亞胺薄膜的厚度為10～100μm，薄膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度330℃，在380～780nm波長范圍的平均透光率85％，并薄膜表面具有良好的耐刮擦性。

此外，所述含氟硅氧烷結(jié)構(gòu)式為：

其中，X均為Cl或者X為甲氧基、乙氧基中的任一種；R為碳原子數(shù)為1～20的含氟烷基。

所述含氟硅氧烷包括但不限于：七氟戊基三乙氧基硅烷、七氟戊基三甲氧基硅烷、七氟戊基三氯硅烷、全氟辛基乙基三氯硅烷、全氟辛基乙基三甲氧基硅烷、全氟辛基乙基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三氯硅烷中的一種或幾種。

此外，所述聚酰亞胺薄膜由二酐組分和二胺組分聚合而成，所述分子骨架中的硅氧烷結(jié)構(gòu)單元來自于作為二胺組分的雙(4-氨基苯氧基)二甲基硅烷，其反應(yīng)加入量為總二胺摩爾數(shù)的0.5～5％；

分子骨架中的雙三氟甲基聯(lián)苯結(jié)構(gòu)單元來自于作為二胺組分的2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二氨基聯(lián)苯、3,3'-雙(三氟甲基)-4,4'-二氨基聯(lián)苯中的一種，且反應(yīng)加入量為總二胺摩爾數(shù)的50％以上。