[发明专利]透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有改善的撕裂强度的聚酰亚胺薄膜。

背景技术

通常，聚酰亚胺(PI)薄膜由聚酰亚胺树脂形成。此处，聚酰亚胺树脂为通过包括以下步骤的过程制备的高耐热性树脂：使芳族二酐与芳族胺或芳族二异氰酸酯进行溶液聚合以得到聚酰胺酸衍生物；使聚酰胺酸衍生物在高温下关环并脱水以使该聚酰胺酸衍生物亚胺化。为了制备聚酰亚胺树脂，使用苯均四甲酸二酐(PMDA)、联苯四甲酸二酐(BPDA)等作为芳族二酐，使用二氨基二苯醚(ODA)、对-苯二胺(p-PDA)、间苯二胺(m-PDA)、亚甲基二苯胺(MDA)、二氨基苯基六氟丙烷(HFDA)等作为芳族二胺。

这种不熔化的超高耐热性树脂聚酰亚胺树脂，由于具有优异的耐氧化性、耐热性、耐辐射性、低温特性、耐化学性等性能，已经广泛用于例如汽车材料、航空材料和宇宙飞船材料等的高科技耐热材料领域，以及例如绝缘涂层剂、绝缘薄膜、半导体和TFT-LCD的电极保护膜等的电子材料领域。近来，聚酰亚胺树脂还已经用于例如光纤维和液晶取向膜等显示材料，并且通过向聚酰亚胺树脂添加导电填料或在聚酰亚胺膜的表面上涂布导电填料而已经用于透明电极薄膜。

但是，聚酰亚胺树脂具有如下问题：由于其高的芳香环密度而呈现褐色或黄色，所以在可见光范围内其透明度低；由于其呈现黄色而透光率低；以及由于其具有高的双折射率而难以用作光学材料。

为了解决这个问题，已经尝试了对单体和溶剂进行精制然后对精制的单体进行聚合的方法，但是这种方法的问题是透光率没有得到太大的改善。

美国专利号5053480公开了使用脂族环二酐代替芳族二酐来制备聚酰亚胺树脂的方法。这种方法的优点在于，当通过这种方法制备的聚酰亚胺树脂形成溶液相或薄膜时，其透明度和颜色得到改善，但问题在于，其透明度的改善是有限的，因此不能得到满意的透明度，并且其热性能和机械性能劣化。

此外，美国专利号4595548、4603061、4645824、4895972、5218083、5093453、5218077、5367046、5338826、5986036和6232428以及韩国未经审查的专利申请公开号2003-0009437报道了一种新型的聚酰亚胺结构，在其热性能没有极大劣化的情况下，通过使用具有在其间位而不是对位与例如-O-、-SO₂-、CH₂-等官能团连接的弯曲结构的单体、具有例如-CF₃等取代基的芳族二酐、以及芳族二胺单体，改善了聚酰亚胺的透光率和颜色透明度。然而，这些专利和专利申请报道该新型聚酰亚胺结构的撕裂强度为7N/mm以下，这是不够的。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种制备透明聚酰亚胺薄膜的方法，该薄膜保持常规的透明聚酰亚胺薄膜的光学性质，同时具有改善的撕裂强度。

本发明的另一目的是提供一种通过上述方法制备的，具有改善的撕裂强度的透明聚酰亚胺薄膜。

技术方案

本发明的第一方面提供一种制备透明聚酰亚胺薄膜的方法，包括以下步骤：使芳族二酐和芳族二胺共聚合以得到聚酰胺酸；将聚酰胺酸浇铸在支撑体上以对该聚酰胺酸进行亚胺化，其中，所述方法还包括在共聚合得到聚酰胺酸之前或之后引入用于改善撕裂强度的添加剂的步骤，或在共聚合得到聚酰胺酸之前引入含有选自六氟基、砜基和氧基中的官能团的单体的步骤。

在该方法中，所述添加剂可以是选自聚苯基倍半硅氧烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

而且，基于100重量份的聚酰胺酸，可以包含0.001～20重量份的添加剂。

本发明的第二方面提供一种透明聚酰亚胺薄膜，包含：由芳族二酐和芳族二胺得到的单元结构，其中，该透明聚酰亚胺薄膜还包含用于改善撕裂强度的添加剂，或者由含有选自六氟基、砜基和氧基的官能团的单体得到的单元结构。

在所述透明聚酰亚胺薄膜中，添加剂可以是选自聚苯基倍半硅氧烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

而且，所述透明聚酰亚胺薄膜在380～780nm波长处的平均透光率基于50～100μm的薄膜厚度通过UV光谱仪测得可以为88%或大于88%，黄度可以为10或小于10，在50～250℃下的热膨胀系数(CTE)可以为45ppm/℃，撕裂强度可以为130N/mm或大于130N/mm。