[发明专利]一种含氟脂环族共聚聚酰亚胺薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明属于柔性显示器件材料技术领域，具体为一种含氟脂环族共聚聚酰亚胺薄膜材料及其制备方法。本发明材料由含氟二胺单体、含氟二酐单体和脂环族二酐单体共聚得到。本发明在聚酰亚胺主链中同时引入含氟基团和脂环结构来实现聚酰亚胺的无色透明性，通过共聚的手段来平衡聚酰亚胺薄膜的光学透明性和耐热性等性能，得到综合性能良好的含氟脂环族共聚聚酰亚胺，玻璃化转变温度在325℃‑355℃之间，薄膜厚度为45μm时，400 nm处的光学透过率为81%‑97.4%，截止波长为297 nm‑346 nm，呈无色透明状。本发明合成工艺简单，适合工业生产，得到的聚合物具有良好的溶解性，易于加工。

技术领域

本发明属于柔性显示器件材料技术领域，具体涉及一种含氟脂环族共聚聚酰亚胺薄膜材料及其制备方法。

背景技术

随着柔性显示技术逐渐呈现可穿戴、超薄化、轻质化和大批量生产等发展趋势，聚合物材料由于柔性、质轻并且可采用卷对卷的方式实现大批量生产而受到了广泛的重视。其中，聚合物基板作为显示器件中光信号的传输路径和媒介，对光学透过率有一定要求。此外，在制备过程中需要经受高温处理，这对聚合物材料的耐热性提出了较高的挑战。在众多聚合物材料中，聚酰亚胺的耐热性优异，成为了研究重点。聚酰亚胺薄膜的颜色主要由大分子主链中二胺残基的给电子作用和二酐残基的吸电子作用产生的分子间和分子内电荷转移络合物（CTC）引起，严重限制了其在柔性显示领域的应用。在聚酰亚胺骨架上引入含氟基团有利于削弱大分子链的共轭结构以及分子链之间的紧密堆积，降低分子内和分子间的CTC相互作用，使材料颜色变浅，光学透过率提高。然而，含氟材料成本较高并且对环境有害，因此，尽管具有较为优异的性能，其实际应用仍然受到了一定限制。在主链中引入脂环结构同样可以破坏主链的共轭结构以及规整度，可以显著得提高材料的光学透明度。然而，通常脂环族的引入会使材料的热性能有所下降。因此通过共聚在主链上同时引入含氟基团，脂环结构以及刚性结构则有利于平衡光学性能和热性能。

中国专利CN107501551A公开了一种透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法，通过引入含氟基团，当薄膜厚度为25 µm时，薄膜的光学透过率为88%~95%，但是薄膜的玻璃化转变温度在300℃以下，热性能较差；中国专利CN102911359B通过引入脂环结构提高了聚酰亚胺薄膜的透明度，450 nm处的光学透过率为70%~90%，但是热性能较差，玻璃化转变温度在200 ℃- 300 ℃之间。

通过共聚对聚酰亚胺的分子结构进行设计来调控其性能，是一种简单方便的方法，在主链上同时引入含氟基团、脂环结构以及刚性结构有利于平衡聚酰亚胺材料的光学性能、热性能和力学性能等综合性能，从而得到综合性能优异的聚酰亚胺材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种无色透明、耐高温的含氟脂环族共聚聚酰亚胺薄膜材料及其制备方法。

由含氟二胺和含氟二酐以及脂环族二酐通过一步法直接得到共聚聚酰亚胺，通过调节两种二酐的比例，得到了具有优异综合性能的薄膜材料，在柔性显示领域有潜在的应用。

本发明提供的含氟脂环族共聚聚酰亚胺薄膜材料，由三种单体：含氟二胺和含氟二酐以及脂环族二酐单体缩合共聚得到，共聚聚酰亚胺的通式为：

其中，m和n代表重复单元数，m和n为正整数，m为1~1000，n为1~1000，m/n为0.001/1000~1000/0.001。

所述结构式中R₁选自下述结构中的一种：

R₂选自下述结构中的一种：

；

Ar选自下述结构中的一种：

。

本发明提出的含氟脂环族共聚聚酰亚胺薄膜材料的制备方法，具体步骤如下：