[发明专利]一种高透明和低介电聚酰亚胺薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高透明和低介电聚酰亚胺薄膜的制备方法，按照下述步骤予以进行：在极性溶剂中加入TFDB并搅拌混合均匀，再分2～4次加入6FDA并于氮气或惰性气体保护下搅拌反应24～48小时，以得到固含量为10～20wt％的聚酰胺酸；将聚酰胺酸通过旋涂制成膜，将所述膜热亚胺化：在惰性气体下于80℃～300℃阶段保温7～10小时，得到聚酰亚胺薄膜，本发明制备方法涉及的原料易得且制备过程简单可控，通过该制备方法得到的聚酰亚胺薄膜维持了聚酰亚胺的优异性能，又实现了高透明性和低介电性，最大透光度超过91％，介电常数小于3。除此之外，本发明得到的聚酰亚胺薄膜还拥有优异疏水性和机械强度。

技术领域

本发明属于薄膜制备技术领域，具体来说涉及一种高透明和低介电聚酰亚胺薄膜的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺材料不仅拥有优异的耐高温性能，还具有良好的物理性能、电性能和力学性能，其机械性能优异，尺寸稳定性强，耐温范围广，耐化学腐蚀和电绝缘性能优异，正是由于这一系列优异的性能，在产业界得到广泛应用(Der Jang Liaw et al.,“AdvancedPolyimide Materials:Syntheses,Physical Properties and Applications,”Progressin Polymer Science 37,no.7(2012):907–74,doi:10.1016/j.progpolymsci.2012.02.005.)。聚酰亚胺薄膜是最早实现商品化的品种之一。作为柔性显示器和薄膜电池的基板，聚酰亚胺薄膜具有其他聚合物薄膜不可替代的地位。传统的聚酰亚胺薄膜由于分子内和分子间的电荷转移络合物(CTC)的作用，其颜色深，透明度低，限制了聚酰亚胺类材料在光电材料如柔性太阳能辐射保护，OLED显示器基板材料和介电层等领域的应用，并且随着微电子集成工艺的逐步完善，对基板或者介电层材料的介电性提出了更高的要求，传统的聚酰亚胺已经不能满足微电子领域的介电性需求。

为了得到高透光性的聚酰亚胺薄膜，在聚酰亚胺结构中引入柔性链段、大位阻基团，强极性基团都是比较有效的方法。然而，引入柔性链段通常在改善光学性能的同时，也造成了聚酰亚胺耐热性和拉伸强度的下降，同时，引入柔性链段和大位阻基团都没有对聚酰亚胺的介电性有所改善。所以人们开始在其结构中引入强极性的基团，最典型的就是引入三氟甲基基团(Fengchun Yang et al.,“Synthesis and Characterization ofFluorinated Polyimides Derived from Novel Unsymmetrical Diamines,”Journal ofFluorine Chemistry 131,no.7(2010):767–75,doi:10.1016/j.jfluchem.2010.03.014.)。强极性的三氟甲基一方面减弱了聚酰亚胺分子结构中的CTC作用，从而改善了光学性能，另一方面，低极化率的C-F键有效改善了聚酰亚胺的介电性，包括介电常数和介电损耗的降低，使其能够满足在光电领域的应用。

之前有研究将含氟双醚二胺单体和二酐单体缩聚得到聚酰亚胺(Yu Liu et al.,“Synthesis and Properties of Soluble Fluorinated Poly(ether Imide)s withDifferent Pendant Groups,”Polymer 49,no.25(2008):5439–45,doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2008.09.050.)。然而，由于该类含氟聚醚酰亚胺分子主链中引入了较大比例的柔性醚键，使得这类聚酰亚胺的耐高温性能有所下降，其玻璃化温度大多在250℃，如何通过引入三氟甲基，在改善透光性和介电性的同时，并不造成其它性能包括机械性能和耐热性等的下降，成为需要解决的技术难题。因此对聚酰亚胺的分子结构设计就十分重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高透明和低介电聚酰亚胺薄膜的制备方法，该制备方法引入三氟甲基并得到透光性91％以上的电聚酰亚胺薄膜，该电聚酰亚胺薄膜且拥有比一般聚酰亚胺更低的介电常数。