[发明专利]一种高强度低线膨胀系数的透明聚酰亚胺膜及其制备方法

说明书

本发明涉及聚酰亚胺薄膜材料领域，公开了一种高强度低线膨胀系数的透明聚酰亚胺膜及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：将含脂环的二胺、对苯二甲酰氯、催化剂和有机溶剂A混合后，在惰性气体保护下，进行酰胺化反应，而后分离出产物并纯化，获得氨基单体；在惰性气体保护下，将氨基单体溶解到有机溶剂C中，加入二酐单体，进行聚合反应，获得膜前驱体溶液；将膜前驱体溶液浇铸到基材上，干燥后，升温固化，待冷却后，从基材上剥离下来，获得透明聚酰亚胺膜。本发明所采用的聚酰亚胺将苯环、脂环以及由3个脂环或2个脂环和1个苯环构成酰亚胺环以特定的位置关系相连接，能够较大限度地兼顾聚酰亚胺膜的强度、热稳定性与透光性。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺薄膜材料领域，尤其涉及一种高强度低线膨胀系数的透明聚酰亚胺膜及其制备方法。

背景技术

近年来随着高新技术产业的蓬勃发展，在显示领域、光电领域和电子产品盖板等领域对透明聚酰亚胺薄膜的需求量越来越大，且对其性能有越来越高的要求。因此，各种性能不同的透明聚酰亚胺材料被开发来匹配不同场景下的需求。

在柔性印刷电路领域的应用中，需要透明聚酰亚胺材料具有较高的强度，以防止其在使用过程中被轻易地破坏，同时也要求其具有较低的线膨胀系数，以防止其因受到外界温度变化而导致自身尺寸产生明显变化从而对产品性能产生不利的影响。根据现有资料报道，透明聚酰亚胺薄膜具有较高的强度与韧性，但是其热性能如线膨胀系数与金属材料相比仍存在较大差异，并且，在强度和热稳定性提高的同时，往往会造成聚酰亚胺的透光性下降。

申请号为CN201410546456.8的专利公开了一种高粘附性低线膨胀系数聚酰亚胺膜材料及其制备方法，其聚酰亚胺的结构通式如下：

该专利通过在聚酰亚胺的主链中引入联苯结构和氰基基团氨基单体，使其兼具氰基基团和刚性基团结构，能够综合改善聚酰亚胺的粘附性能和线膨胀系数。但苯环的引入会导致电荷转移络合物的形成，导致聚酰亚胺的透光性降低，影响其在光电领域的应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高强度低线膨胀系数的透明聚酰亚胺膜及其制备方法。本发明所采用的聚酰亚胺将苯环、脂环以及由3个脂环或2个脂环和1个苯环构成酰亚胺环以特定的位置关系相连接，能够较大限度地兼顾聚酰亚胺膜的强度、热稳定性与透光性。

本发明的具体技术方案为：

第一，本发明提供了一种高强度低线膨胀系数的透明聚酰亚胺膜，所述聚酰亚胺的结构式如下：

其中，各链节中的X彼此相同或不同，分别独立地选自-H、-CH₃、-CF₃和-OH；各链节中的Ar彼此相同或不同，分别独立地选自环烷基和芳基。

在本发明的聚酰亚胺中，将苯环、脂环，以及由3个脂环或2个脂环和1个苯环构成酰亚胺环相组合，能够赋予聚酰亚胺膜较高的强度、热稳定性和透光性，具体而言：脂环、苯环和酰亚胺环均为刚性结构，特别是苯环和酰亚胺环的存在，能够赋予聚酰亚胺分子链较高的刚性，从而使聚酰亚胺膜具有较高的强度，并使其具有较低的热收缩率，即较高的热稳定性；苯环的引入虽然能提高聚酰亚胺膜的强度和热稳定性，但同时，苯环的引入也会使整条分子链高度共轭，易导致分子内和分子间电荷转移络合物的形成，对聚酰亚胺膜的透光性造成负面影响，而本发明通过引入脂环，能够抑制聚酰亚胺分子链中电子的流动，减少分子中形成大面积的共轭结构，从而减少电荷转移络合物的形成。

并且，本发明将苯环、脂环和酰亚胺环以特殊的位置关系连接，即采用中间为苯环、两侧为脂环的特殊结构，并将酰亚胺环与脂环相连，能够减小脂环的引入对聚酰亚胺膜强度和热稳定性的负面影响，以及苯环的引入对膜透光性的影响，从而较大限度地兼顾聚酰亚胺膜的强度、热稳定性与透光性。原因在于：