[發明專利]耐紫外輻照無色透明聚酰亞胺薄膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010627047.6
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111690257A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 劉金剛;魏鑫瑩;職欣心;張燕;吳琳;祁浩然
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L79/04;C08K5/3435;C08L67/02;C08J5/18;C08G73/10
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 蔣常雪

本發明提供了一種耐紫外輻照無色透明聚酰亞胺薄膜及其制備方法和應用。該耐紫外輻照無色透明聚酰亞胺薄膜由式I所示的PI基體樹脂與受阻胺類UV穩定劑復合制得，其中，所述受阻胺類UV穩定劑的數均分子量不低于1000g/mol。本發明將PI基體樹脂與適宜比例的UV穩定劑充分混合后制得的復合薄膜兼具優良的耐熱穩定性、高玻璃化轉變溫度(Tg)、高透明性以及優異的耐UV輻照性能。本發明提供的耐UV輻照型無色透明聚酰亞胺薄膜可作為柔性材料應用于太陽能電池、柔性印刷電路板、微電子以及汽車等高技術領域。

技術領域

本發明涉及功能性聚酰亞胺領域，更具體地，涉及一種耐紫外輻照無色透明聚酰亞胺薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

標準全芳香族聚酰亞胺(PI)薄膜通常被稱為“黃金薄膜”，這主要是由于其金黃色的外觀。這種顏色產生的主要原因是由于全芳香族PI分子結構中，電荷會在作為電子給體的二胺單元以及作為電子受體的二酐單元直接發生轉移，在這種電荷轉移(CT)過程中會發生對可見光的顯著吸收，從而使得PI薄膜呈現出較深的顏色。這種CT作用既可以發生在分子鏈內部，也可發生于分子鏈之間。較深的顏色限制了標準全芳香族PI薄膜在先進光電領域中的應用。為了獲得無色透明的PI薄膜就需要盡可能減少或消除上述CT作用。目前較為有效的手段是將具有強電負性的基團，如三氟甲基、砜基等引入PI分子結構中來切斷CT通道，或者將脂肪族或脂環結構引入PI分子鏈中，減少電子云的共軛作用，同樣達到切斷CT通道的目的。第一種途徑衍生的典型無色透明PI(CPI)薄膜主要以含氟全芳香族CPI為主。例如，美國杜邦公司在專利US 7550194，韓國Kolon公司在專利US 8846852中均報道了采用含氟芳香族二酐單體，4,4'-(六氟異丙烯)雙鄰苯二甲酸酐(6FDA)與剛性芳香族二酐，3,3′,4,4′-聯苯四酸二酐(BPDA)以及含氟芳香族二胺單體2,2'-雙(三氟甲基)聯苯二胺(TFMB)共聚制備CPI薄膜的工藝。而第二種途徑則主要是以脂環二酐單體與芳香族二胺單體聚合制備的半脂環族CPI薄膜為主。例如，日本三菱瓦斯株式會社在專利US 8357322中報道了基于氫化均苯四甲酸二酐(HPMDA)與芳香族二胺單體的CPI薄膜。

上述改性措施雖然可以賦予PI薄膜無色和優良的光學透明性，但是同時會在一定程度上犧牲全芳香族PI薄膜固有的優良特性，例如耐熱穩定性、阻燃性能等。其中，抗紫外(UV)輻照穩定性的劣化會嚴重影響CPI薄膜的實際使用壽命。研究表明，無論是引入含氟基團或是引入脂環結構，所制備的CPI薄膜的抗UV輻照特性都會顯著降低。CPI薄膜應用過程中的UV輻射主要來自太陽輻照，是一種波長在100～400nm之間的高能輻射，可分為UV-A(315～400nm)、UV-B(280～315nm)和UV-C(100～280nm)三部分。大多數短波長的光，如UV-B和UV-C都會被臭氧層和地球大氣吸收。然而，UV-A不受臭氧層的影響，并會到達地球表面，對CPI薄膜造成損害。UV-A可被CPI薄膜分子結構中的羰基等官能團吸收，并破壞化學鍵，產生自由基。自由基會導致CPI薄膜表面裂紋和黃變。因此，這種UV光降解既會削弱CPI薄膜的力學性能，同時也會縮短其使用壽命。

現有的透明高分子薄膜，如聚乙烯、聚丙烯、聚酯等薄膜的抗UV輻照措施主要是添加紫外線吸收劑或穩定劑，如受阻胺類穩定劑(HALS)等。但常規UV穩定劑的耐熱穩定性較差，無法適應CPI薄膜制備過程中的高溫處理(≥280℃)工序的應用需求。因此無法應用于CPI薄膜的抗UV應用中。而另外一些耐高溫型抗UV穩定劑往往又具有較深的顏色，加入CPI薄膜基體中往往會破壞薄膜的光學性能。因此，如何在賦予CPI薄膜良好耐UV輻照特性的同時，保持其高耐熱性以及高透明性是目前研究學者需要解決的問題。

發明內容

本發明的第一目的是提供一種耐紫外輻照無色透明聚酰亞胺薄膜。

該耐紫外輻照無色透明聚酰亞胺薄膜，由如下式I所示的PI基體樹脂與受阻胺類UV穩定劑復合制得；

所述式I中，中的至少一種；