一种无色透明耐热聚酰亚胺薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种无色透明耐热聚酰亚胺薄膜及其制备方法，该聚酰亚胺薄膜包括由脂环族二酐、对苯二甲酰氯以及间苯二甲酰氯与芳香族二胺缩聚后的聚酰亚胺。本发明专利技术所述聚酰亚胺薄膜兼具优异的透光率和耐热性，具有在先进微电子领域中作为光学膜的潜在应用可能性。电子领域中作为光学膜的潜在应用可能性。

【技术实现步骤摘要】
一种无色透明耐热聚酰亚胺薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光学材料
，尤其涉及一种无色透明耐热聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着微电子和光电工程技术的快速发展，光电器件对高透光率、高集成性、高可靠性和高信号传输速度的需求不断增加，关于具有高透光率和高耐热性的新型光学膜的研究也越来越受到重视。聚酰亚胺(PI)薄膜作为一种具有优异热稳定性、耐化学腐蚀性、机械性能以及低介电性能的薄膜，已经在工程领域中得到广泛地应用。其中，无色透明聚酰亚胺薄膜(CPI)具有高透光率、高耐热性等诸多优点，是目前制备新型光学膜的最佳材料之一。
[0003]然而，传统PI薄膜由于二元酐和二元胺在聚合过程中会产生电子转移络合物，使得薄膜的光学性能变得比较差，不能应用于光电子器件中。随着CPI薄膜的出现，正好可以弥补这一领域的空白。这主要是因为CPI薄膜拥有相对高的光学透过率以及PI本身所具有的卓越综合性能，可以广泛地应用于光电子器件所需光学膜中。
[0004]目前，研究学者通过在合成单体中引入强的吸电子基CF3基团或者通过采用脂环族二胺或二酐，来改变PI的颜色，但是所得到的CPI光学透明度仍然不太令人满意。并且增加CPI材料的光学透明度通常伴随着其他性能的牺牲，例如高温稳定性等，使得CPI相关应用大大被限制。因此，开发出一种具有高光学透明度且具有出色热性能的CPI材料具有重要现实意义。

技术实现思路

[0005]基于
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种无色透明耐热聚酰亚胺薄膜及其制备方法，该聚酰亚胺薄膜兼具优异的透光率和耐热性，具有在先进微电子领域中作为光学膜的潜在应用可能性。
[0006]本专利技术提出的一种无色透明耐热聚酰亚胺薄膜，包括由脂环族二酐、对苯二甲酰氯以及间苯二甲酰氯与芳香族二胺缩聚后的聚酰亚胺。
[0007]优选地，所述脂环族二酐具有如下结构式：
[0008][0009]优选地，所述芳香族二胺具有如下至少一种结构式：
[0010][0011]优选地，对苯二甲酰氯与间苯二甲酰氯的摩尔用量比为1:1
‑
3。
[0012]优选地，对苯二甲酰氯与间苯二甲酰氯的总摩尔用量是所述芳香族二胺的20
‑
40mol％。
[0013]优选地，所述聚酰亚胺薄膜在550nm处的光透射率为88％以上，黄度指数为2.5以下，玻璃化转变温度为375℃以上。
[0014]本专利技术同时提出一种无色透明耐热聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括：
[0015](1)将脂环族二酐、对苯二甲酰氯以及间苯二甲酰氯与芳香族二胺在有机溶剂中进行聚合反应，得到聚酰胺酸；
[0016](2)将上述聚酰胺酸在催化剂和脱水剂的条件下进行酰亚胺化反应，得到聚酰亚胺；
[0017](3)将上述聚酰亚胺溶解后涂布成膜，即得到所述聚酰亚胺薄膜。
[0018]优选地，步骤(1)中，所述有机溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、N，N
‑
二甲基甲酰胺、N，N
‑
二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的至少一种。
[0019]优选地，步骤(2)中，所述催化剂为吡啶、喹啉或吡咯啉中的至少一种，所述脱水剂为乙酸酐、三氟乙酸酐或丙酸酐中的至少一种。
[0020]本专利技术提出一种光学膜，其包括上述聚酰亚胺薄膜或上述制备方法制备的聚酰亚胺薄膜。
[0021]本专利技术提出的一种无色透明耐热聚酰亚胺薄膜，包括由脂环族二酐、对苯二甲酰氯以及间苯二甲酰氯与芳香族二胺缩聚后的聚酰亚胺。由上述特定单体复配形成的聚酰亚胺薄膜获得具有优异光学和热学两方面的综合性能，表现在550nm处呈现出高达90％以上的透光率以及小于2的超低黄色指数，同时具有高达380℃以上的玻璃化转变温度，从而很好解决了传统CPI材料光学透明度与高温稳定性无法兼顾的缺陷。
具体实施方式
[0022]本专利技术所提出的一种无色透明耐热聚酰亚胺薄膜，包括由脂环族二酐、对苯二甲酰氯以及间苯二甲酰氯与芳香族二胺缩聚后的聚酰亚胺。
[0023]上述聚酰亚胺薄膜中，通过将脂环族二酐、对苯二甲酰氯以及间苯二甲酰氯复配作为羧酸单体，与芳香族二胺的二胺单体进行缩聚，一方面，所得薄膜的聚酰亚胺组成中同时引入了酰胺键以及酰亚胺键的结构，显著提高了所得聚酰亚胺薄膜的透光率，并也有效降低了黄色指数；另一方面，省略其他二酐作为羧酸单体，不仅抑制了其他二酐一般所伴随的增加聚酰亚胺颜色的缺陷，而且还可以提升所得聚酰亚胺薄膜的耐热稳定性。
[0024]与此同时，由于同时选择对苯二甲酰氯与间苯二甲酰氯作为复配单体，利用间苯二甲酰氯相对对苯二甲酰氯具有的较大空间占位，使所得聚酰亚胺的分子链间空隙相对增加，从而克服对苯二甲酰氯单独使用作为单体时，所得聚酰亚胺溶解度不佳的缺陷，最终获得良好的成膜性能，呈现出优异综合性能。
[0025]本专利技术中，所述脂环族二酐具体选择为下述结构式所示的二酐：
[0026][0027]上述脂环族二酐的具体选择，使所得薄膜的聚酰亚胺组成中引入了桥环烃的结构，其与上述对苯二甲酰氯以及间苯二甲酰氯所引入的酰亚胺键的结构形成复配，从而进一步提高了所得聚酰亚胺薄膜的透光率，并进一步降低黄色指数，同时也显著改善热稳定性。
[0028]本专利技术中，对苯二甲酰氯与间苯二甲酰氯的摩尔用量比为1:1
‑
3，且对苯二甲酰氯与间苯二甲酰氯的总用量是芳香族二胺的30
‑
60mol％。
[0029]上述含量的具体限定，调控了对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯与脂环族二酐、芳香族二胺合成聚酰亚胺薄膜的聚合程度，在实现优异光学性能的同时，显著改善了耐热稳定性能。
[0030]本专利技术中，制备所述聚酰亚胺薄膜时，先使用现有公知的方法将脂环族二酐、对苯二甲酰氯以及间苯二甲酰氯与芳香族二胺进行缩聚，以得到聚酰胺酸；再向所得聚酰胺酸中加入脱水剂和催化剂进行酰亚胺化，再投入不良溶剂中析出，以得到聚酰亚胺；最后将所得聚酰亚胺用有机溶剂配置成溶液，在基板上成膜，以得到所述聚酰亚胺薄膜。
[0031]上述在得到聚酰胺酸时，可先将芳香族二胺溶解在有机溶剂中，再加入脂环族二酐、对苯二甲酰氯以及间苯二甲酰氯，通过在适宜反应温度下进行聚合反应，获得所述聚酰胺酸。此时有机溶剂可以为N
‑
甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N，N
‑
二甲基甲酰胺或N，N
‑
二甲基乙酰胺。
[0032]上述在得到所述聚酰亚胺时，所用脱水剂可以为三氟乙酸酐、乙酸酐、丙酸酐、芳香族单羧酸酸酐或乙酰氯，所用催化剂可以为吡啶、p
‑
吡咯啉、二甲基吡啶、三甲基吡啶、喹啉、异喹啉、三乙胺或N，N
‑
二甲基乙醇胺；所用不良溶剂可以为甲醇、乙醇、异丙醇(2
‑
丙醇)、乙二醇、三乙二醇或2
‑
丁醇。
[0033]上述在得到所述聚酰亚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无色透明耐热聚酰亚胺薄膜，其特征在于，该聚酰亚胺薄膜包括由脂环族二酐、对苯二甲酰氯以及间苯二甲酰氯与芳香族二胺缩聚后的聚酰亚胺。2.根据权利要求1所述无色透明耐热聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述脂环族二酐具有如下结构式：3.根据权利要求1或2所述无色透明耐热聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述芳香族二胺具有如下至少一种结构式：4.根据权利要求1
‑
3任一项所述无色透明耐热聚酰亚胺薄膜，其特征在于，对苯二甲酰氯与间苯二甲酰氯的摩尔用量比为1:1
‑
3。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述无色透明耐热聚酰亚胺薄膜，其特征在于，对苯二甲酰氯与间苯二甲酰氯的总摩尔用量是所述芳香族二胺的20
‑
40mol％。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述无色透明耐热聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述聚酰亚胺薄膜在550nm处的光透射率为88％以上，黄度指数为2.5以下，玻璃化转变温度为375℃以上。7.一种权利要求1
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐哲，刘国隆，解惠东，邵成蒙，
申请(专利权)人：浙江中科玖源新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：