一种高阻隔性透明柔性显示材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高阻隔性透明柔性显示基板材料及其制备方法。本发明专利技术提供的制备方法先将阳离子型二维层状材料与有机插层剂在溶剂中加热反应，再在溶剂中进行剥离处理，之后与聚酰亚胺的聚合单体混合并进行原位聚合反应，最后进行热处理，得到柔性显示基板材料。按照本发明专利技术的制备方法所得的材料具有高水氧阻隔性、优异的热稳定性、低热膨胀系数和高透明度等，为综合性能优异的柔性材料。

A High Barrier Transparent Flexible Display Material and Its Preparation Method

The invention provides a high barrier transparent flexible display substrate material and a preparation method thereof. The preparation method of the invention comprises heating reaction of cationic two-dimensional layered material and organic intercalation agent in solvent, stripping treatment in solvent, mixing with polyimide polymer monomer and in-situ polymerization reaction, and finally heat treatment to obtain flexible display substrate material. The material prepared according to the preparation method of the invention has high water oxygen barrier, excellent thermal stability, low thermal expansion coefficient and high transparency, and is a flexible material with excellent comprehensive performance.

【技术实现步骤摘要】
一种高阻隔性透明柔性显示材料及其制备方法
本专利技术涉及柔性材料
，特别涉及一种高阻隔性透明柔性显示基板材料及其制备方法。
技术介绍
目前，彩色平板显示技术不仅追求高画质、低功耗、而且逐渐向柔性、灵活、轻薄方向发展。柔性平板显示技术极大地拓展了传统显示屏的应用场景和想象空间，为更多下游应用产品的诞生提供了可能，例如制备人们梦寐以求的可折叠手机、电子报刊、可卷曲电视和可穿戴的显示器等等，而柔性、灵活、轻薄的柔性显示、触控器件等，已逐渐成为电子领域高科技产品的必备要素。根据柔性显示器件的加工及应用需求，作为柔性显示器的基板材料需要具有特定的性能要求：①良好的透光率，500nm以上波长的透光率需超过90％；②良好的耐热性(Tg＞250℃)，为满足磁控溅射等加工条件的需求，需要较高的耐热性，而且耐热性越高，越有利于低温多晶硅器件的加工；③较低的热膨胀系数(CTE＜25ppm/℃)，较低的热膨胀系数能够更好的与功能层匹配，保证柔性显示器的高温尺寸稳定性，若基板材料不能保持优良的尺寸稳定性，将会对最终显示器的品质与可靠性产生致命影响；④对氧气、水蒸汽阻隔性能好，以免显示介质暴露于水汽与氧气环境中性能发生劣化。传统透明柔性显示材料多为玻璃基板材料，不具有柔韧性，无法满足柔性显示的基本要求。后来逐渐采用透明聚合物基板材料取代传统玻璃基板材料，常用的透明聚合物基板材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(即PET)、聚奈二甲酸乙二醇酯(即PEN)、聚碳酸酯(即PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(即PMMA)、聚酰亚胺(即PI)。然而，这些聚合物柔性材料虽能满足透明性和柔韧性要求，但耐热性、热膨胀系数和水氧阻隔性仍较差，不能满足实际应用需求。针对以上问题，现有技术通常采取在聚合物柔性材料表面构建水氧阻隔层如氧化硅、氧化铝层等，然而，这些水氧阻隔层不耐弯折，柔韧性不足，破坏了柔性显示材料的基本柔性需求，且这些阻隔层易脆断脱落，不能长效实现水氧阻隔性的改善，且增加阻隔层还容易影响柔性显示材料的透明性。可见，柔性材料的各方面性能难以平衡和调和，某一方面性能的提升容易影响其它方面的性能，因此，如何获得兼具高耐热性、低热膨胀系数、高柔韧性、较好的水氧阻隔性能、高透明性等的综合性能优异的柔性基板材料已成为业内亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高阻隔性透明柔性显示基板材料及其制备方法，按照本专利技术的制备方法，能够明显改善材料的韧性、提升耐热性、降低热膨胀系数，以及产生优异的水氧阻隔性和优异的透明度，获得综合性能优异的柔性基板材料。本专利技术提供了一种高阻隔性透明柔性显示基板材料的制备方法，包括以下步骤：a)将阳离子型二维层状材料与有机插层剂在溶剂中加热反应，得到有机插层修饰的层状材料；b)将所述有机插层修饰的层状材料在溶剂中进行剥离处理，得到纳米片分散液；c)将所述纳米片分散液与聚酰亚胺的聚合单体混合并进行原位聚合反应，得到聚酰胺酸浆料；d)对所述聚酰胺酸浆料进行热处理，得到柔性显示基板材料；所述阳离子型二维层状材料为硅铝酸盐类层状材料；所述有机插层剂选自有机胺盐、季铵盐和季鏻盐中的一种或几种。优选的，所述有机胺盐为芳香胺盐；所述季铵盐选自吗啉型季铵盐和吡啶型季铵盐中的一种或几种；所述季鏻盐为芳香型季鏻盐。优选的，所述有机胺盐选自式(1)所示化合物中的一种或几种；其中，R1选自氢、烷基、芳基、氟烷基、羟基、烷氧基、苯氧基、氰基、硝基、乙酰氨基、酯基、酰基、卤基或羧基；X-为卤负离子；所述季铵盐选自式(2-1)所示化合物和式(2-2)所示化合物中的一种或几种；其中，R1、R2和R3各自独立地选自C1～C7的烷基；Y-为卤负离子；M-为卤负离子；所述季鏻盐选自式(3)所示化合物中的一种或几种；其中，R4、R5和R6各自独立地选自C1～C7的烷基；M-为卤负离子。优选的，所述有机胺盐中，R1选自氢、羟基、烷氧基、苯氧基或氟烷基；X-为Cl-或Br-；所述季铵盐中，R1、R2和R3各自独立地选自C1～C5的烷基；Y-为Cl-或Br-；M-为Cl-或Br-；所述季鏻盐中，R4、R5和R6各自独立地选自C1～C5的烷基；M-为Cl-或Br-。优选的，所述有机胺盐包括苯胺盐酸盐、4-羟基苯胺盐酸盐、3-羟基苯胺盐酸盐、4-三氟甲基苯胺盐酸盐、3-三氟甲基苯胺盐酸盐、苯胺溴酸盐、4-羟基苯胺溴酸盐、3-羟基苯胺溴酸盐、4-三氟甲基苯胺溴酸盐和3-三氟甲基苯胺溴酸盐中的一种或几种；所述季铵盐包括N,N-二甲基氯化吗啉、N,N-二乙基氯化吗啉、N,N-二丙基氯化吗啉、N,N-二丁基氯化吗啉、N,N-二戊基氯化吗啉、N,N-二甲基溴化吗啉、N,N-二乙基溴化吗啉、N,N-二丙基溴化吗啉、N,N-二丁基溴化吗啉、N,N-二戊基溴化吗啉、溴化甲基吡啶、溴化乙基吡啶、溴化丙基吡啶、溴化丁基吡啶、溴化戊基吡啶、氯化甲基吡啶、氯化乙基吡啶、氯化丙基吡啶、氯化丁基吡啶和氯化戊基吡啶中的一种或几种；所述季鏻盐包括三甲基苯基溴化磷、三乙基苯基溴化磷、三丙基苯基溴化磷、三丁基苯基溴化磷、三戊基苯基溴化磷、三甲基苯基氯化磷、三乙基苯基氯化磷、三丙基苯基氯化磷、三丁基苯基氯化磷和三戊基苯基氯化磷中的一种或几种。优选的，所述阳离子型二维层状材料选自蒙脱土、皂土、贝得土、钠脱土、高岭土、海泡石、凹凸棒石和蛭石中的一种或几种；且所述阳离子型二维层状材料的层间金属阳离子为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Ca2+、Mg2+或Ba2+。优选的，所述阳离子型二维层状材料为钠基蒙脱土。优选的，所述步骤a)中，有机插层剂与阳离子型二维层状材料的摩尔比为(0.1～2.0)∶1；步骤c)中纳米片分散液中的纳米片与步骤c)所得柔性显示基板材料中的聚酰亚胺的质量比为(0.1～20)∶100。优选的，所述步骤b)中，所述剥离处理包括搅拌处理或超声处理；所述搅拌处理的转速为200～2000转/分钟，时间为10～30h，温度为50～120℃；所述超声处理的功率为50～500W，时间为0.5～3h；所述步骤c)中，原位聚合反应的温度为0～50℃，时间为1～72小时；所述聚酰亚胺的聚合单体包括二酐和二胺。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的制备方法制得的柔性显示基板材料。本专利技术提供了一种高阻隔性透明柔性显示基板材料的制备方法，包括以下步骤：a)将阳离子型二维层状材料与有机插层剂在溶剂中加热反应，得到有机插层修饰的层状材料；b)将所述有机插层修饰的层状材料在溶剂中进行剥离处理，得到纳米片分散液；c)将所述纳米片分散液与聚酰亚胺的聚合单体混合并进行原位聚合反应，得到聚酰胺酸浆料；d)对所述聚酰胺酸浆料进行热处理，得到柔性显示基板材料；所述阳离子型二维层状材料为硅铝酸盐类层状材料；所述有机插层剂选自有机胺盐、季铵盐和季鏻盐中的一种或几种。本专利技术提供的上述制备方法中，先将有机插层剂与阳离子型二维层状材料反应，利用有机插层剂增加层状材料的间距，同时与层状材料之间进行离子交换，形成有机插层修饰的层状材料，其改变了层状材料的表面特性，提高了与后续聚合单体及最终聚合物基体的相容性；再对有机插层修饰的层状材料进行剥离处理，将有机插层修饰的层状材料剥离成二维纳米片，再与聚合单体进行原位聚合反应和热处理，二维纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高阻隔性透明柔性显示基板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将阳离子型二维层状材料与有机插层剂在溶剂中加热反应，得到有机插层修饰的层状材料；b)将所述有机插层修饰的层状材料在溶剂中进行剥离处理，得到纳米片分散液；c)将所述纳米片分散液与聚酰亚胺的聚合单体混合并进行原位聚合反应，得到聚酰胺酸浆料；d)对所述聚酰胺酸浆料进行热处理，得到柔性显示基板材料；所述阳离子型二维层状材料为硅铝酸盐类层状材料；所述有机插层剂选自有机胺盐、季铵盐和季鏻盐中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种高阻隔性透明柔性显示基板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将阳离子型二维层状材料与有机插层剂在溶剂中加热反应，得到有机插层修饰的层状材料；b)将所述有机插层修饰的层状材料在溶剂中进行剥离处理，得到纳米片分散液；c)将所述纳米片分散液与聚酰亚胺的聚合单体混合并进行原位聚合反应，得到聚酰胺酸浆料；d)对所述聚酰胺酸浆料进行热处理，得到柔性显示基板材料；所述阳离子型二维层状材料为硅铝酸盐类层状材料；所述有机插层剂选自有机胺盐、季铵盐和季鏻盐中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机胺盐为芳香胺盐；所述季铵盐选自吗啉型季铵盐和吡啶型季铵盐中的一种或几种；所述季鏻盐为芳香型季鏻盐。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述有机胺盐选自式(1)所示化合物中的一种或几种；其中，R1选自氢、烷基、芳基、氟烷基、羟基、烷氧基、苯氧基、氰基、硝基、乙酰氨基、酯基、酰基、卤基或羧基；X-为卤负离子；所述季铵盐选自式(2-1)所示化合物和式(2-2)所示化合物中的一种或几种；其中，R1、R2和R3各自独立地选自C1～C7的烷基；Y-为卤负离子；M-为卤负离子；所述季鏻盐选自式(3)所示化合物中的一种或几种；其中，R4、R5和R6各自独立地选自C1～C7的烷基；N-为卤负离子。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述有机胺盐中，R1选自氢、羟基、烷氧基、苯氧基或氟烷基；X-为Cl-或Br-；所述季铵盐中，R1、R2和R3各自独立地选自C1～C5的烷基；Y-为Cl-或Br-；M-为Cl-或Br-；所述季鏻盐中，R4、R5和R6各自独立地选自C1～C5的烷基；M-为Cl-或Br-。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述有机胺盐包括苯胺盐酸盐、4-羟基苯胺盐酸盐、3-羟基苯胺盐酸盐、4-三氟甲基苯胺盐酸盐、3-三氟甲基苯胺盐酸盐、苯胺溴酸盐、4-羟基苯胺溴酸盐、3-羟基苯胺溴酸盐、4-三氟甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海泉，陈文慧，杨正慧，马平川，宋玉春，高连勋，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22