[发明专利]聚酰亚胺前体水溶液组合物，及制备聚酰亚胺前体水溶液组合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺前体水溶液组合物和一种用于容易地制备聚酰亚胺 前体水溶液组合物的方法。优选所述聚酰亚胺前体水溶液组合物，是因为其 与含有有机溶剂的聚酰亚胺前体溶液组合物相比具有高的环境可接受性。本 发明的制备方法除水之外不需要任何溶剂，因此其可提供具有比常规组合物 低的有机溶剂含量的聚酰亚胺前体水溶液组合物，并可提供含有水溶剂且不 含有机溶剂的聚酰亚胺前体水溶液组合物，该组合物具有更高的环境可接受 性。此外，可由所述聚酰亚胺前体水溶液组合物适当地获得聚酰亚胺。特别 是，由本发明特定的聚酰亚胺前体水溶液组合物获得的芳香族聚酰亚胺，具 有高的结晶度，并因此具有优良的性能，例如耐热性、机械强度、电气性能 和耐溶剂性。

本发明还涉及一种使用所述聚酰亚胺前体水溶液组合物制备芳香族聚酰 亚胺无缝带的方法。本发明还涉及一种用于电化学装置的电极的粘合剂树脂 组合物(用于粘合剂树脂的聚酰亚胺前体水溶液组合物)，所述电化学装置例如 锂离子二次电池及双电层电容器。本发明还涉及用于柔性装置的基底的聚酰 亚胺前体水溶液组合物，例如用于显示装置(例如液晶显示器、有机EL显 示器和电子纸)的基底和用于光接收装置(例如薄膜太阳能电池的光接收元 件)的聚酰亚胺前体水溶液组合物。

背景技术

由四羧酸二酐和二胺获得的聚酰亚胺，特别是由芳香族四羧酸二酐和芳 香族二胺获得的芳香族聚酰亚胺具有优良的性能，例如耐热性、机械强度、 电气性能和耐溶剂性，并因此被广泛用在电气工业/电子工业等领域中。但是， 由于聚酰亚胺在有机溶剂中具有较差的溶解度，因此聚酰亚胺通常通过例如 以下方法制备：将溶液组合物——其中作为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸溶解在 有机溶剂中——施用于基底表面上，然后在高温下加热该溶液组合物，进行 脱水/闭环反应(亚胺化反应)。用于生产聚酰亚胺的聚酰胺酸溶液组合物含 有有机溶剂，但是该组合物必须在高温下进行热处理，因此所述聚酰胺酸溶 液组合物并不一定是环境友好的，且在某些情况下，其应用是受限制的。

因此，提出了水溶性聚酰亚胺前体。例如，专利文献1提出了一种制备 聚酰胺酸盐水溶液组合物的方法，包括

将四羧酸二酐和二胺在有机溶剂中聚合，以提供聚酰胺酸；

如果需要，可选地水解所述聚酰胺酸；

将所得漆料(varnish)倒入水中，以打碎所述聚酰胺酸和提取并除去所 述聚酰胺酸中含有的反应溶剂；

干燥所述聚酰胺酸；和

使所述聚酰胺酸在水中与某些胺化合物，例如2-甲基二乙醇胺，进行反 应，形成水溶性聚酰胺酸盐。但是，由该聚酰胺酸盐水溶液组合物(聚酰亚胺 前体组合物)难以形成高分子量聚合物，另外，还希望进一步改进所得到的聚 酰亚胺的性能。因此，专利文献1中公开的水溶性聚酰亚胺前体，是适宜用 作漆料从而形成电子装置的绝缘层的聚酰亚胺前体，所述电子装置例如多芯 片组件、薄膜磁头和半导体装置。

专利文献2提出了通过使聚酰胺酸(聚酰亚胺前体)与1，2-二甲基咪唑和/ 或1-甲基-2-乙基咪唑反应而制备的水溶性聚酰亚胺前体，然后将所述水溶性 聚酰亚胺前体从反应混合物中分离出，所述聚酰胺酸通过使四羧酸组分与芳 香族二胺组分在有机溶剂中反应而制备。但是，在专利文献2的实施例中制 备的水溶性聚酰亚胺前体中，仅能够由其得到无定形的芳香族聚酰亚胺。另 外，所述聚酰亚胺前体水溶液组合物通过如下方法制备，该方法包括

在有机溶剂中制备水溶性聚酰亚胺前体；

从其中分离所述水溶性聚酰亚胺前体；和

将分离的水溶性聚酰亚胺前体溶于水溶剂中。

因此，需要极其复杂的操作。而且，有机溶剂无法从在有机溶剂中制备 的水溶性聚酰亚胺前体中完全地除去。(如果加热所述水溶性聚酰亚胺前体， 以便完全地除去所述有机溶剂，则发生亚胺化反应，由此使所述聚酰亚胺前 体在水中的溶解度降低)。为此，得到的所述聚酰亚胺前体水溶液组合物将 不可避免地含有有机溶剂。另外，由专利文献2中制备的水溶性聚酰亚胺前 体得到的聚酰亚胺是无定形的和可热熔粘合的，适宜用作由有机或无机纤维 制成的织造或非织造织物的粘合剂。

同时，非专利文献1表明，由于在充电-放电循环中放电容量的保持率随 粘合剂树脂膨胀度的降低而增加，因此优选用于电极的粘合剂树脂在液体电 解质中具有较低的膨胀度。