[发明专利]柔性显示用高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种柔性显示用高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜及其制备方法。所述的柔性显示用高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜通过原位聚合方法将具有负膨胀系数的β‑锂霞石无机纳米填料加入到聚酰亚胺基体中制得，β‑锂霞石无机填料的加入，提高了玻璃化转变温度，同时可降低热膨胀系数，聚酰亚胺基体由1,4‑双(3,4‑二羧酸‑5‑三氟甲基酰氨基苯)环己烷二酐与芳香二胺单体缩聚反应得到，由于二酐单体同时具有含氟基团和脂环结构，可以有效抑制分子间和分子内电荷转移络合物的形成，大大提高聚合物的透明性，同时含有的酰氨基又可以降低聚酰亚胺的热膨胀系数；本发明所述的制备方法，生产成本低，成膜性能好。

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种柔性显示用高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

随着光电显示技术的快速发展，显示器的轻质化、大型化、超薄化和柔性化已成为未来发展的必然趋势。以高透明低膨胀聚合物薄膜代替传统的硬质玻璃作为基板材料是实现显示器件柔性化的技术关键。聚酰亚胺材料由于具有优异的耐热稳定性，可承受光电器件加工过程中的电极薄膜沉积和退火处理等高温制程，因此成为人们关注的焦点。然而，传统的芳香性聚酰亚胺由于其主链上共轭芳环结构的存在易形成分子内和分子间电荷转移络合物，从而造成薄膜在可见光区的透光性较差并呈现特征黄色，无法满足光电显示基板材料对薄膜无色高透明性的要求，并且普通聚酰亚胺热膨胀系数均在35～80ppm/℃左右，无法满足高温制备过程中，膨胀系数小于15ppm/℃的要求。

实现PI高透明的方法主要是向分子链中引入大体积的取代基、含氟基团、柔性基团、非对称结构、脂环结构和非共面结构等。制备低膨胀聚酰亚胺主要是采用分子结构设计法(引入刚性棒状结构单元)、多元共聚法和添加纳米粒子法(具有低膨胀系数的填料)。其中添加纳米粒子是目前制备低热膨胀系数高性能聚酰亚胺很有效的途径之一。

为了得到高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜材料，人们已经做了大量的研究工作：专利CN102911359A中报道了通过1,4-双(3,4-二羧酸苯氧基)环己烷二酐与二元伯胺单体通过缩聚反应制备的聚酰亚胺，在分子结构中引入环己烷，在不降低反应活性的基础上提高了聚酰亚胺的透明性(在450nm处的透光率为70～90％)，玻璃化转变温度在200～300℃，但大量的脂环结构却使其耐热性大量下降，热膨胀系数未提及。专利CN102093558A公开了一种可用作柔性透明导电膜衬底的聚酰亚胺膜材料及其制备方法，所述聚酰亚胺由脂环二酐与含氟苯醚型芳香族二胺经低温溶液缩聚反应和热亚胺化处理制得。其玻璃化转变温度稍低(250～300℃)，在400～700nm时具有良好透明性，在450nm处透光率超过90％，热膨胀系数未提及。专利CN101796105B中公开了一种聚酰亚胺薄膜，该发明所得聚酰亚胺薄膜热膨胀系数为35.0ppm/℃或者更低的水平，薄膜厚度为50至100μm时，其紫外分光光度计测得的在380至780nm范围内的透光率为85％或者更高的平均透光率。但是其热膨胀系数仍然很高。专利CN101891891A中通过PMDA与ODA、含刚直性二氨基二亚胺类单体的有规共聚的方法制备低膨胀系数聚酰亚胺薄膜，热膨胀系数可低至20ppm/℃以下，透光率未提及。专利CN107698785A中提供了一种低膨胀聚酰亚胺基复合薄膜，通过将无机材料引入到芳香族二酐单体与芳香二胺单体的反应体系中，其膨胀系数可低至3～5.5ppm/℃，但其透光率并不高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种柔性显示用高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜，具有良好的透光率，较低的膨胀系数以及优异的耐热性能；同时本发明还提供其制备方法，使用原位聚合法，生产成本低，成膜性能好。

本发明所述的柔性显示用高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜，由无机纳米填料加入到聚酰亚胺基体中制成，所述的聚酰亚胺具有如下结构式：

式中A代表芳香二胺残基，n表示聚合度，n≥400。