[发明专利]一种高透明高耐热聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高透明高耐热聚酰亚胺薄膜及其制备方法，该薄膜具有高透明、高耐热、耐刮擦等特点，其含有0.01～1wt％含氟硅氧烷接枝改性二氧化硅粒子，且聚酰亚胺分子主链中含有双三氟甲基联苯和硅氧烷单元。所述含氟硅氧烷结构式如下所示，其中，X为Cl或甲氧基、乙氧基、碳原子数1～10的烷基中的任一种；R为碳原子数为1～20的含氟烷基。含氟硅氧烷接枝改性的二氧化硅粒子及硅氧烷嵌段单元有效提高了聚酰亚胺薄膜的耐热性能和耐刮擦性；同时改性二氧化硅粒子与含氟含硅聚酰亚胺基体树脂有良好相容性和分散性，因此聚酰亚胺薄膜保持有高光学透光率和低雾度。本发明制备的聚酰亚胺薄膜可应用于光学显示及微电子等领域。

技术领域

本发明涉及一种高透明高耐热聚酰亚胺薄膜及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

在未来可折叠、弯曲或卷曲型光学显示及电子器件中，柔性透明聚合物覆盖基板材料替代玻璃基板成为必然。为实现对电子元器件的保护，需要聚合物基板材料具有高透明性、高力学强度、高表面抗划伤性能等。聚酰亚胺材料具有独特的耐温性能、力学性能、绝缘性能、耐溶剂性等，被广泛应用于电子及微电子工业领域，例如用于大规模集成电路的中间绝缘介电层、屏蔽保护层等。然而，由于聚酰亚胺的芳香结构密度高，薄膜通常呈棕色或黄色，在可见光区的透光性低并具有较高的折射率，无法应用于高光学要求的光学显示等领域。为降低聚酰亚胺薄膜的色泽度、提高透光率，大量的研究集中于聚酰亚胺的结构改进、制备方法的调控等，包括引入含氟基团等极性基团，采用-O-、-SO₂-、-CH₂-等连接基团，采用间位或异平面结构等，聚酰亚胺薄膜的颜色及在可见光区的透光率得到大幅提升。

然而在现有技术中，透明聚酰亚胺薄膜的表面抗划伤性能不足，导致应用于柔性显示装置时出现诸多问题，严重影响透明薄膜的透光率和雾度。为此，有研究人员通过在透明聚酰亚胺薄膜表面外加其他材质的涂层方式来改善表面抗划伤性，例如采用硅氧化物涂层、异氰酸酯固化层等。但是，通过与其他材质涂层复合的方式带来了明显的界面问题，包括光损失、粘接性问题等，更为突出的是无机类涂层会导致聚酰亚胺透明薄膜的弯折性能受损，表面尤其是界面处易出现开裂，内部会造成微裂纹进而影响薄膜的性能稳定性。因此，亟需一种不存在两相界面且可长期稳定的高透光率、耐刮擦的聚酰亚胺薄膜。

发明内容

本发明的目的在于针对可折叠显示及柔性电子领应用，提供一种具有高耐热、高透明且表面耐刮擦的聚酰亚胺薄膜及其制备方法，以下有时简称透明聚酰亚胺薄膜。

按照本发明提供的技术方案，本发明具体提供一种高透明高耐热聚酰亚胺薄膜，其含有0.01～1wt％含氟硅氧烷接枝改性的二氧化硅粒子，且聚酰亚胺分子骨架中含有双三氟甲基联苯和硅氧烷结构单元。

所述聚酰亚胺薄膜的厚度为10～100μm，薄膜的玻璃化转变温度330℃，在380～780nm波长范围的平均透光率85％，并薄膜表面具有良好的耐刮擦性。

此外，所述含氟硅氧烷结构式为：

其中，X均为Cl或者X为甲氧基、乙氧基中的任一种；R为碳原子数为1～20的含氟烷基。

所述含氟硅氧烷包括但不限于：七氟戊基三乙氧基硅烷、七氟戊基三甲氧基硅烷、七氟戊基三氯硅烷、全氟辛基乙基三氯硅烷、全氟辛基乙基三甲氧基硅烷、全氟辛基乙基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三氯硅烷中的一种或几种。

此外，所述聚酰亚胺薄膜由二酐组分和二胺组分聚合而成，所述分子骨架中的硅氧烷结构单元来自于作为二胺组分的双(4-氨基苯氧基)二甲基硅烷，其反应加入量为总二胺摩尔数的0.5～5％；

分子骨架中的双三氟甲基联苯结构单元来自于作为二胺组分的2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯、3,3'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯中的一种，且反应加入量为总二胺摩尔数的50％以上。