[發明專利]一種高模量低熱膨脹系數的透明聚酰亞胺薄膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110394901.3
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113105627A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 陳國飛;勞皓吉;方省眾
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C08L79/08;C08J5/18
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

本發明涉及聚酰亞胺樹脂的技術領域，公開一種高模量低熱膨脹系數的透明聚酰亞胺薄膜及其制備方法和應用，所述透明聚酰亞胺薄膜具有如下結構式：其中，n是大于0的整數，m是大于等于0的整數；m：n＝0.25～9：1；其制備方法包括步驟：在惰性氣體保護下，以4,4’?二氨基?2,2’?雙三氟甲基聯苯、芳香二酐和芳香酰氯為聚合單體，在反應溶劑中進行反應制備聚酰胺酸，經亞胺化后得到透明聚酰亞胺薄膜，其拉伸模量可以達到5GPa以上，熱膨脹系數可以達到30ppm/K及以下，透過率在450nm達到80％以上，可廣泛應用于電子及在柔性顯示等領域。

技術領域

本發明涉及聚酰亞胺樹脂的技術領域，具體涉及一種高模量低熱膨脹系數的透明聚酰亞胺薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

在電子及柔性顯示等領域，器件日趨柔性化、卷曲化、輕質化、輕薄化及可穿戴化，這對相關電子及光學器件提出了減重化、輕薄化、柔性化等新要求。比如在手機蓋板等領域，迫切需要高透過率低熱膨脹系高模量的PI薄膜。

傳統聚酰亞胺薄膜通常呈黃色或棕黃色，嚴重影響了其在光電顯示領域的應用。通過在分子結構中引入脂環結構或大取代基可以在一定程度上改善聚酰亞胺的透明問題，但其熱尺寸穩定性能并不理想，通常線性熱膨脹系數(CTE)在40-80ppm/K左右，無法滿足器件對材料低熱膨脹系數的要求。如韓國申請專利申請KR1020150095275A公開了一種聚酰胺薄膜及其制造方法，由氫化均苯四甲酸二酐(HPMDA)與多種芳香二胺制備的聚酰亞胺薄膜在380-760nm的透過率超過87％，但其CTE是40ppm/K左右，拉伸模量僅3.9GPa。已有報道以4,4'-(六氟異丙烯)二酞酸酐(6FDA)和4,4’-二氨基-2,2’-雙三氟甲基聯苯(TFDB)制備的聚酰亞胺薄膜在450nm的透過率超過90％，但其CTE是48ppm/K左右(J.Coat.Technol.Res.16(2)(2019)511-520)。

中國專利申請CN108424647A公開了一種用于AMOLED的透明無色聚酰亞胺薄膜，由1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐(CBDA)和4,4’-二氨基-2,2’-雙三氟甲基聯苯(TFDB)所得透明無色薄膜的熱膨脹系數(CTE)為8ppm/K，但是其拉伸模量僅為4.5GPa，有待進一步提高。

因此目前迫切需要開發一種具有高模量低熱膨脹系數的透明聚酰亞胺薄膜材料。

發明內容

本發明旨在提供一種高模量低熱膨脹系數透明聚酰亞胺薄膜，該高模量低熱膨脹系數透明聚酰亞胺薄膜拉伸模量可以達到5GPa以上，熱膨脹系數可以達到30ppm/K及以下，透過率在450nm達到80％以上。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種高模量低熱膨脹系數的透明聚酰亞胺薄膜，所述透明聚酰亞胺薄膜具有如下結構式：

其中，n是大于0的整數，m是大于等于0的整數；m：n＝0.25～9：1；

所述R₁是下列基團中的一種或兩種以上：

所述的R₂是下列基團中的一種或兩種以上：

優選地，所述R₁是如下基團：

所述R₂是如下基團中任一種：

所述透明聚酰亞胺薄膜的拉伸模量為5.0-7.0GPa，熱膨脹系數為10-30ppm/K，在450nm的透過率為80％以上。

優選地，所述透明聚酰亞胺薄膜在450nm的透過率為80％-90％。