一种主链含苯酯基的聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，将含苯酯基芳香族二酐与通用芳香族二酐组合，并与芳香族二胺通过缩聚反应制备得到聚酰胺酸树脂溶液后，加入化学亚胺化试剂，然后将其涂敷成膜，在拉伸作用及加热条件下形成聚酰亚胺薄膜。本发明专利技术另提供由所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法制得的聚酰亚胺薄膜。本发明专利技术制备的聚酰亚胺薄膜兼具低热膨胀性、高模量、高韧性、高玻璃化转变温度以及低吸湿性等特性。

【技术实现步骤摘要】
一种主链含苯酯基的聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用本申请是申请日为2018年2月5日，申请号为201810112716.9，专利技术名称为“聚酰亚胺薄膜及其制备方法”的申请的分案申请。
本专利技术涉及一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
技术介绍
近年来，微电子器件和光电显示器件制造技术都在朝着微型化、超薄型化、高性能化以及多功能化快速发展。传统的微电子器件和光电显示器件都是不可弯曲的硬质结构，为了满足快速增长的市场需求，微电子和光电显示器件的柔性化和轻薄化成为一个新的发展方向。柔性化和轻薄化技术主要是通过在柔性光电基板表面上形成多层金属互连结构实现的，对作为柔性光电基板的基膜材料提出了更高的要求。聚酰亚胺薄膜被认为是综合性能最优的柔性光电基板用基膜材料，要求兼具低热膨胀系数、高模量、高尺寸稳定性、高强韧、低吸湿性等性能。目前商业化聚酰亚胺薄膜的综合性能难于满足柔性光电基板使用要求的问题，经常出现由于聚酰亚胺薄膜的热膨胀系数高、模量低，与金属导体热膨胀系数不匹配，引起金属与薄膜开裂、翘曲、变形等问题。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种具有低热膨胀性、高模量、高韧性、高玻璃化转变温度以及低吸湿性的聚酰亚胺薄膜的制备方法。本专利技术一方面提供一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1.将芳香族二胺A、芳香族二胺B、含苯酯基芳香族二酐以及通用芳香族二酐加入极性非质子溶剂中混合反应形成聚酰胺酸树脂溶液；S2.将所述聚酰胺酸树脂溶液与化学亚胺化试剂混合，形成聚酰胺酸/化学亚胺化试剂混合溶液；S3.将所述聚酰胺酸/化学亚胺化试剂混合溶液过滤、脱泡，并挤出涂覆形成化学亚胺化试剂/聚酰胺酸胶膜；S4.将所述化学亚胺化试剂/聚酰胺酸胶膜加热形成聚酰胺酸/聚酰亚胺混合树脂胶膜；S5.将所述聚酰胺酸/聚酰亚胺混合树脂胶膜在拉伸作用下依次进行加热和降温处理，得到聚酰亚胺初级薄膜；S6.将所述聚酰亚胺初级薄膜进行退火处理，得到聚酰亚胺薄膜。优选地，所述步骤S1中：所述聚酰胺酸树脂溶液中的固体树脂含量控制在5～40wt.％范围内，所述聚酰胺酸树脂溶液粘度控制在1x105～4.5x105mPa·s范围内；所述步骤S4中：加热温度为40℃～180℃，加热时间为1min～50min；所述步骤S5为：将所述聚酰胺酸/聚酰亚胺混合树脂胶膜在拉伸作用下进行程序升温：起始温度60℃～160℃，最高温度450℃～550℃，升温速率为1℃/min～25℃/min，然后降温低于200℃，得到聚酰亚胺初级薄膜；所述步骤S6中：将所述聚酰亚胺初级薄膜的进行退火处理，升温程序的起始温度为80℃～180℃，最高温度500℃～550℃，升温速率为1℃/min～20℃/min，然后降温低于200℃，得到聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜的厚度范围为5-100μm。优选地，所述芳香族二胺A包括4,4’-二氨基二苯醚(4,4-ODA)、3,4-二氨基二苯醚(3,4-ODA)、4,4’-二氨基二苯甲烷(4,4-MDA)、4,4’-二氨基二苯硫醚(4,4-SDA)和1,3-间苯二胺(m-PDA)中的任意一种或几种化合物。优选地，所述芳香族二胺B包括1,4-对苯二胺(p-PDA)和4,4’-联苯二胺(4,4-BPA)中的任意一种或两种化合物。优选地，所述含苯酯基芳香族二酐包括双(偏苯三酸酐)苯酯(TAHQ)、甲基-双(偏苯三酸酐)苯酯(CH3-TAHQ)、甲氧基-双(偏苯三酸酐)(MeO-TAHQ)和苯酯乙基-双(偏苯三酸酐)苯酯(Et-TAHQ)中的任意一种或几种化合物。优选地，所述通用芳香族二酐包括均四苯甲酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-联苯四酸二酐(s-BPDA)、3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)中的任意一种或几种化合物。优选地，所述芳香族二胺A与芳香族二胺B的摩尔比范围为20：80～80：20；所述含苯脂基芳香族二酐与通用芳香族二酐摩尔比范围为30：70～70：30。优选地，所述的化学亚胺化试剂由有机酸酐脱水剂、有机碱催化剂及有机溶剂组成，所述有机酸酐脱水剂包括乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、苯酸酐和马来酸酐中的任意一种或几种化合物；所述有机碱催化剂包括吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶和异喹啉中的任意一种或几种化合物；所述有机溶剂包括二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种或几种化合物。优选地，所述有机酸酐脱水剂与有机碱催化剂的摩尔比范围为2:1～6:1；所述有机酸酐脱水剂与所述含苯酯基芳香族二酐和普通芳香族二酐之和的摩尔比范围为3:1～6:1。本专利技术另一方面提供由所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法制得的聚酰亚胺薄膜。与现有技术相比，本专利技术将含苯酯基芳香族二酐与通用芳香族二酐组合，并与芳香族二胺通过缩聚反应制备得到聚酰胺酸树脂溶液后，加入化学亚胺化试剂，然后将其涂敷成膜，在拉伸作用及加热条件下形成聚酰亚胺薄膜。本专利技术制备的聚酰亚胺薄膜兼具低热膨胀性、高模量、高韧性、高玻璃化转变温度以及低吸湿性等特性。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的技术手段的名称只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术一方面提供一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1.将芳香族二胺A、芳香族二胺B、含苯酯基芳香族二酐以及通用芳香族二酐加入极性非质子溶剂中混合反应形成聚酰胺酸树脂溶液；一方面，所述步骤S1包括：a1.将芳香族二胺A、芳香族二胺B与极性非质子溶剂混合，在搅拌下形成芳香族二胺溶液M；a2.将含苯酯基芳香族二酐和通用芳香族二酐与极性非质子溶剂混合，经搅拌形成芳香族二酐溶液N；a3.将所述芳香族二酐溶液N加入所述芳香族二胺溶液M中，在搅拌下反应形成聚酰胺酸树脂溶液，所述聚酰胺酸树脂溶液中的固体树脂含量控制在5～40wt.％范围内，所述聚酰胺酸树脂溶液粘度控制在1x105～4.5x105mPa·s范围内。另一方面，所述步骤S1包括：b1.将芳香族二胺A与极性非质子溶剂混合形成芳香族二胺溶液A。具体的，称取一定量的芳香族二胺A，将其加入惰性气体保护的盛有一定量极性非质子溶剂的反应器中，在20℃～60℃温度下搅拌溶解形成均相芳香族二胺溶液A。b2.将含苯酯基芳香族二酐加入所述芳香族二胺溶液A中，形成中间树脂溶液。具体的，称取一定量的含苯酯基芳香族二酐，在搅拌下于-10℃～60℃将所述含苯酯基芳香族二酐加入所述芳香族二胺溶液A中，搅拌反应一定时间形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.将芳香族二胺A、芳香族二胺B、含苯酯基芳香族二酐以及通用芳香族二酐加入极性非质子溶剂中混合反应形成聚酰胺酸树脂溶液；/nS2.将所述聚酰胺酸树脂溶液与化学亚胺化试剂混合，形成聚酰胺酸/化学亚胺化试剂混合溶液；/nS3.将所述聚酰胺酸/化学亚胺化试剂混合溶液过滤、脱泡，并挤出涂覆形成化学亚胺化试剂/聚酰胺酸胶膜；/nS4.将所述化学亚胺化试剂/聚酰胺酸胶膜加热形成聚酰胺酸/聚酰亚胺混合树脂胶膜；/nS5.将所述聚酰胺酸/聚酰亚胺混合树脂胶膜在拉伸作用下依次进行加热和降温处理，得到聚酰亚胺初级薄膜；/nS6.将所述聚酰亚胺初级薄膜进行退火处理，得到聚酰亚胺薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将芳香族二胺A、芳香族二胺B、含苯酯基芳香族二酐以及通用芳香族二酐加入极性非质子溶剂中混合反应形成聚酰胺酸树脂溶液；
S2.将所述聚酰胺酸树脂溶液与化学亚胺化试剂混合，形成聚酰胺酸/化学亚胺化试剂混合溶液；
S3.将所述聚酰胺酸/化学亚胺化试剂混合溶液过滤、脱泡，并挤出涂覆形成化学亚胺化试剂/聚酰胺酸胶膜；
S4.将所述化学亚胺化试剂/聚酰胺酸胶膜加热形成聚酰胺酸/聚酰亚胺混合树脂胶膜；
S5.将所述聚酰胺酸/聚酰亚胺混合树脂胶膜在拉伸作用下依次进行加热和降温处理，得到聚酰亚胺初级薄膜；
S6.将所述聚酰亚胺初级薄膜进行退火处理，得到聚酰亚胺薄膜。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中：所述芳香族二胺A包括4,4’-二氨基二苯醚(4,4-ODA)、3,4-二氨基二苯醚(3,4-ODA)、4,4’-二氨基二苯甲烷(4,4-MDA)、4,4’-二氨基二苯硫醚(4,4-SDA)和1,3-间苯二胺(m-PDA)中的任意一种或几种化合物；优选所述芳香族二胺B包括1,4-对苯二胺(p-PDA)和4,4’-联苯二胺(4,4-BPA)中的任意一种或两种化合物；优选所述含苯酯基芳香族二酐包括双(偏苯三酸酐)苯酯(TAHQ)、甲基-双(偏苯三酸酐)苯酯(CH3-TAHQ)、甲氧基-双(偏苯三酸酐)(MeO-TAHQ)和苯酯乙基-双(偏苯三酸酐)苯酯(Et-TAHQ)中的任意一种或几种化合物；优选所述通用芳香族二酐包括均四苯甲酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-联苯四酸二酐(s-BPDA)、3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)中的任意一种或几种化合物。


3.如权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中：所述芳香族二胺A与芳香族二胺B的摩尔比范围为20：80～80：20；所述含苯脂基芳香族二酐与通用芳香族二酐摩尔比范围为30：70～70：30。


4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述的化学亚胺化试剂由有机酸酐脱水剂、有机碱催化剂及有机溶剂组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾彩萍，金鹰，薛驰，
申请(专利权)人：中天电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32