[发明专利]一种透明光敏聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种透明光敏聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。所述透明光敏聚酰亚胺树脂，具有如式(Ⅰ)所示结构；其中Ar为二酐单体的残基，m、n为正整数。本发明的透明光敏聚酰亚胺树脂在紫外波长420nm处透光率≥80％；通过引入吡啶环和氟原子，使得透明光敏聚酰亚胺树脂具有良好的热稳定性，可溶于低沸点低极性的有机溶剂，如四氢呋喃、丙酮、氯仿；不饱和的甲基丙烯酸酯基团通过羟基引入聚酰亚胺分子中，使得聚酰亚胺分子可在紫外线照射下下发生光交联，使透明光敏聚酰亚胺树脂具有良好的感光性能。

技术领域

本发明涉及光敏树脂材料技术领域，更具体的，涉及一种透明光敏聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)是一类主链具有刚性的芳香环和氮原子杂环的高分子材料，具有优异的耐高低温性能、化学稳定性及突出的机械性能。其中光敏聚酰亚胺作为具有感光和耐热双重功能的高分子材料，能够满足微电子加工工艺中一些高温环境，已日益成为研究热点。然而，由于光敏聚酰亚胺的刚性分子链和分子间较强的相互作用，使其难熔融难溶解，加工成型困难。此外，常规光敏聚酰亚胺由于高度芳香共轭性及主链中强的分子间和分子内电荷转移络合物，使其膜材料通常具有较深的颜色且在紫外可见光区域光学透明性较差，无法应用到一些光电子器件中。

中国专利申请CN111995752A通过主链引入双炔基得到本征型光敏聚酰亚胺，但其溶解性改善程度有限，且高温亚胺化处理限制了其在热敏性元器件中的应用。中国专利申请CN110804181A通过缩聚反应得到主链中含氟基团、非共平面结构及羟基或羧基结构的透明聚酰亚胺树脂，然后侧链引入螺吡喃类光敏分子，得到透明光敏聚酰亚胺，该透明聚酰亚胺树脂具有光敏性，但是其只能溶解于强极性有机溶剂，对于低极性溶剂的溶解性不好，且其耐热性有待加强。

因此，需要开发出一种兼具良好溶解性、耐热性的透明光敏聚酰亚胺树脂。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的溶解性、透明性、耐热性较差的缺陷，提供一种透明光敏聚酰亚胺树脂，通过含氟原子、吡啶环的修饰，以及在聚酰亚胺侧链上引入甲基丙烯酸酯基团，有效提高了透明光敏聚酰亚胺树脂的溶解性、耐热性。

本发明的另一目的在于提供上述透明光敏聚酰亚胺树脂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述透明光敏聚酰亚胺树脂制备的透明光敏聚酰亚胺薄膜。

本发明的另一目的在于提供上述透明光敏聚酰亚胺薄膜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种透明光敏聚酰亚胺树脂(PSPI)，具有如式(Ⅰ)所示结构：

其中Ar为二酐单体的残基，m、n为正整数。

本发明的透明光敏聚酰亚胺树脂，通过引入吡啶环和氟原子，使得聚酰亚胺树脂在具有良好热稳定性的同时，可溶于低沸点低极性的有机溶剂；不饱和的甲基丙烯酸酯光敏基团通过羟基引入聚酰亚胺树脂的侧链，能够在紫外线的照射下能发生光交联，使聚酰亚胺树脂具有良好的感光性能。

本发明的透明光敏聚酰亚胺树脂既可溶解于强极性有机溶剂，如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡络烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)；也可以溶解于低沸点低极性有机溶剂，如四氢呋喃(THF)、丙酮、氯仿(CHCl₃)。

本发明的透明光敏聚酰亚胺树脂在氮气气氛中，热失重10％时的温度为360～390℃，具有良好的热稳定性。

发明人研究发现，由于透明光敏聚酰亚胺树脂中氟原子的引入，破坏了原聚合物的规整性，有效减弱了分子间和分子内电荷转移络合效应，从而使得聚酰亚胺树脂具有良好的透明性。