[发明专利]含酰胺结构的高模量透明聚酰亚胺膜材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含酰胺结构的高模量透明聚酰亚胺膜材料及其制备方法，所述聚酰亚胺由含酰胺结构的二胺和含氟芳香族二胺与含氟二酐或含脂环结构的二酐单体经低温溶液缩聚反应和热酰亚胺化处理而制得。该聚酰亚胺膜材料的玻璃化转变温度在280～400℃，薄膜颜色很浅，紫外截止波长在250～350nm，可见光区域具有良好的透明性，450nm处的光透过率超过90％，且杨氏模量高，因此可用作手机柔性触控材料、盖板材料等。

技术领域

本发明涉及一种含酰胺结构的高模量透明聚酰亚胺膜材料及其制备方法。

背景技术

目前，可折叠设计最大的变革在于舍弃原有刚性的玻璃材料，转而使用柔性PI材料同时采用薄膜封装。基材由传统的ITO玻璃变为PI浆料，盖板由传统玻璃改用涂覆透明PI(CPI)膜，触控端也有望使用CPI。因此，在柔性时代，CPI已经成为最具潜力的材料之一。可折叠手机要实现触控显示功能，不仅需要柔性触控、柔性显示屏的支持，CPI作为柔性透明防护层材料也不可或缺，传统透明玻璃、透明塑胶已无法适应可折叠时代的需求。

CPI在柔性OLED里的应用主要有盖板材料和触控材料。盖板材料的主要作用是保护手机屏幕遭受外部冲击，传统智能手机一般采用玻璃作为盖板材料，而可折叠手机中的柔性盖板材料既要有外部冲击保护的性能(即需要一定的硬度)，又要可以经受数万次的折叠而不损坏，还要具有玻璃一样的透明度。目前触控屏材料通常使用ITO(氧化铟锡)玻璃，但是由于ITO材料属于脆性的陶瓷材料，容易受力脆裂，无法适用于可折叠手机。从材料特性、量产制程与技术成熟度来看，纳米银线透明导电膜被认为是几类ITO膜替代材料中发展最好的，目前已经应用在触屏产品中，其产品结构就是将纳米银线墨水涂布在柔性的衬底上，衬底即为CPI。

CPI具有很好的可弯曲性，但其光学性能和防刮能力稍显不足。因此，CPI在实际应用的过程中，除了对透明性和耐热性有一定要求外，对机械性能的要求也是较高的，需要CPI膜材料具有较高的拉伸强度、模量的断裂伸长率以及优异的耐磨性等。

芳香族聚酰胺，如芳纶纤维，由于结构中的强氢键相互作用，通常表现出高强度、高模量和低CTE，研究人员将酰胺结构引入PI分子主链中，通过形成氢键相互作用来促进分子链的规整排列，取得了良好的效果。酰胺结构的引入方式多样，可通过分子结构设计来实现对PI薄膜尺寸稳定性、耐热性及力学等性能的综合调控。

因此，本发明将具有酰胺结构的二胺引入到CPI分子主链，并与含氟二胺和含氟二酐或脂环二酐相结合，在提高聚酰亚胺光透过率、耐热性的同时，提高其力学性能(如拉伸模量)，使其可用作微电子领域中的柔性触控材料和盖板材料等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含酰胺结构的高模量透明聚酰亚胺膜材料及其制备方法，本发明通过由含酰胺结构的二胺单体、含氟芳香族二胺单体和一种脂环二酐或含氟二酐单体，经低温溶液缩聚反应和热酰亚胺化制备出耐温性良好、高模量且无色透明的聚酰亚胺膜材料，使其可用作微电子领域中的柔性触控材料和盖板材料等。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

含酰胺结构的高模量透明聚酰亚胺膜材料，所述聚酰亚胺具有如下化学结构式：

式中

m≥n≥50，m、n为正整数。

含酰胺结构的高模量透明聚酰亚胺膜材料的制备方法，包括以下方法步骤：

1)将含酰胺结构的二胺单体和含氟芳香族二胺单体加入到极性非质子溶剂中；

2)搅拌作用下，待二胺完全溶解后再加入脂环二酐或含氟二酐单体，反应温度为0～10℃，反应时间为6～24小时，得到一定固含量的均匀粘稠的聚酰胺酸溶液；