一种透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术实施例涉及柔性电子技术领域，具体涉及一种透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。该方法是由具有交换配体的金属氧簇与具有配位交换基团的线性透明聚酰亚胺形成预交联溶液；然后将预交联溶液涂覆在基板上，升温加热后剥离。本发明专利技术实施例采用配位交联的方式，将透明聚酰亚胺与金属氧簇结合，金属氧簇具有完美精确的分子结构、多变的内核结构、丰富可调的表面配体，在聚合物基底中可以实现分子级的分散，在不影响光学透明性的前提下，提升了透明聚酰亚胺薄膜各项性能，尤其提升了聚酰亚胺薄膜的耐溶剂性能。胺薄膜的耐溶剂性能。胺薄膜的耐溶剂性能。

【技术实现步骤摘要】
一种透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及柔性电子
，具体涉及一种透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着科技的不断发展，电子
逐渐向大型化、薄型化、柔性化的方向发展。因此新兴的高科技柔性光电领域，如柔性薄膜晶体管、柔性触控屏、柔性照明以及柔性显示器等受到了广泛的关注，对高性能柔性透明衬底的需求日益强烈。聚酰亚胺具有优异的机械性能、耐高温性和低热膨胀系数，是柔性聚合物衬底的理想选择。
[0003]传统的全芳香型聚酰亚胺由于主链为共轭芳环结构，给电子体(二胺)和吸电子体(二酐)之间形成分子内与分子间电荷转移络合物，导致聚酰亚胺薄膜在可见光区域的透光率较差，薄膜呈浅黄色至深棕色，从而严重限制了聚酰亚胺薄膜在柔性光电领域中的应用。为此，许多研究人员从分子结构设计出发，通过引入强电负性基团、大取代基团、不对称结构、刚性非共平面结构以及脂环结构，以抑制或减少电荷转移络合物的形成，从而提升聚酰亚胺薄膜的透光率，获得透明聚酰亚胺薄膜。因此，透光率较高的聚酰亚胺的主链往往包含非共平面结构与脂环结构，然而其虽然可以满足柔性光电器件对衬底高透明性的要求，但是却带来了一系列问题。如降低了聚酰亚胺薄膜的耐高温性能；降低了聚酰亚胺薄膜的耐溶剂性能，而柔性光电器件多数采用大面积溶液加工方式，阻碍了聚酰亚胺薄膜的应用；降低了聚酰亚胺薄膜的机械耐久性，在实际应用中，柔性光电器件会受到多种周期性机械应力，如拉伸
‑
压缩应力、拉伸弯曲应力和压缩弯曲应力，聚酰亚胺薄膜机械耐久性差，则会发生蠕变及微观裂纹，最终导致柔性光电器件失效。
[0004]因此，有必要提供一种耐高温、热尺寸稳定、耐溶剂以及机械耐久性优异的透明聚酰亚胺薄膜的制备方法。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]专利技术目的
[0007]为解决上述
技术介绍
所述的不足与问题，本专利技术的目的在于提供一种透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用，以解决透明聚酰亚胺薄膜耐高温性能、热稳定性、耐溶剂性能以及机械耐久性能下降的问题。
[0008]解决方案
[0009]为实现本专利技术目的，本专利技术实施例提供了以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术实施例提供一种透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0011]步骤1：由具有交换配体的金属氧簇与具有配位交换基团的线性透明聚酰亚胺形成预交联溶液；
[0012]步骤2：将预交联溶液涂覆在基板上，升温加热后剥离。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述配位交换基团为羧基和/或羟基。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述具有交换配体的金属氧簇包括但不限于具有交换配体的钛氧簇、具有交换配体的锡氧簇、具有交换配体的铜氧簇和具有交换配体的镐氧簇；所述交换配体为羟基或羧基。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述具有交换配体的金属氧簇的制备方法为本领域技术人员的常规操作，本专利技术不做特别限定。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述具有配位交换基团的线性透明聚酰亚胺的制备方法为将二胺单体与3,5
‑
二氨基苯甲酸在溶剂中充分溶解搅拌，在氮气氛围下加入二酐单体，反应后得到聚酰胺酸溶液；在聚酰胺酸溶液中加入脱水剂后继续反应，反应结束后进行沉淀、过滤、洗涤以及干燥。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述二胺单体包括2,2
’‑
双三氟甲基
‑
4,4
’‑
二氨基联苯、1,4
’‑
双(4
‑
氨基苯氧基)苯、9,9
’‑
双(4
‑
氨基苯基)芴、3,3
’‑
双三氟甲基
‑
5,5
’‑
二氨基联苯、2,2
’‑
双(4
‑
氨基苯氧基苯)六氟丙烷、3
‑
三氟甲基间苯二胺、四氟对苯二胺、2,2
’‑
双(4
‑
氨基苯基)六氟丙烷、四氟间苯二胺、4,4
’‑
八氟联苯二胺或4,4
’‑
二氨基八氟联苯醚中的一种。
[0018]在一种可能的实现方式中，所述二酐单体包括1,2,4,5
‑
均苯四甲酸二酐、3,3
’
,4,4
’‑
二苯酮四酸二酐、4,4
’‑
联苯醚二酐、3,3
’
,4,4
’‑
联苯二酐、4,4
’‑
六氟异丙基邻苯二甲酸酐、4,4
’‑
(三氟甲基苯基异丙基)二苯酐、4,4
’‑
(三氟甲基
‑
间,间
‑
双三氟甲基苯基
‑
异丙基)二苯酐中的一种或多种。
[0019]在一种可能的实现方式中，所述形成预交联溶液的具体步骤为：
[0020]步骤S1：将具有交换配体的金属氧簇溶于有机溶剂中，得到具有交换配体的金属氧簇溶液；
[0021]步骤S2：将有配位交换基团的线性透明聚酰亚胺，溶于有机溶剂中，得到具有配位交换基团的线性透明聚酰亚胺溶液；
[0022]步骤S3：将具有交换配体的金属氧簇溶液加入至具有配位交换基团的线性透明聚酰亚胺溶液中形成预交联溶液。
[0023]在一种可能的实现方式中，所述有机溶剂为可以溶解具有交换配体的金属氧簇和具有配位交换基团的线性透明聚酰亚胺的溶剂，包括但不限于四氢呋喃、氯仿、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺以及N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述具有交换配体的金属氧簇溶液中固含量为0.1％～80％。
[0025]在一种可能的实现方式中，所述具有配位交换基团的线性透明聚酰亚胺溶液中固含量为0.1％～80％。
[0026]在一种可能的实现方式中，透明聚酰亚胺薄膜中金属氧簇的质量含量为0.1％～70％。
[0027]在一种可能的实现方式中，升温加热的时间和温度可根据具体实际情况进行调节，温度优选30℃～180℃。
[0028]第二方面，本专利技术实施例提供一种透明聚酰亚胺薄膜，采用上述制备方法制备而
成。
[0029]第三方面，本专利技术实施例提供一种柔性透明复合电极的制备方法，将上述预交联溶液浇注在金属纳米线电极上，升温加热后剥离。
[0030]在一种可能的实现方式中，所述金属纳米线为银纳米线。
[0031]第四方面，本专利技术实施例提供一种柔性有机太阳能电池，所述柔性有机太阳能电池的底电极为上述的柔性透明复合电极。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：由具有交换配体的金属氧簇与具有配位交换基团的线性透明聚酰亚胺形成预交联溶液；步骤2：将预交联溶液涂覆在基板上，升温加热后剥离。2.根据权利要求1所述的透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，所述配位交换基团为羧基和/或羟基。3.根据权利要求1所述的透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，所述具有交换配体的金属氧簇包括但不限于具有交换配体的钛氧簇、具有交换配体的锡氧簇、具有交换配体的铜氧簇和具有交换配体的镐氧簇；所述交换配体为羟基或羧基。4.根据权利要求1所述的透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，所述具有配位交换基团的线性透明聚酰亚胺的制备方法为将二胺单体与3,5
‑
二氨基苯甲酸在溶剂中充分溶解搅拌，在氮气氛围下加入二酐单体，反应后得到聚酰胺酸溶液；在聚酰胺酸溶液中加入脱水剂后继续反应，反应结束后进行沉淀、过滤、洗涤以及干燥。5.根据权利要求1所述的透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，所述形成预交联溶液的具体步骤为：步骤S1：将具有交换配体的金属氧簇溶于有机溶剂中，得到具有交换配体的金属氧簇溶液；步骤S2：将有配位交换基团的线性透明聚酰亚胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：李韦伟，陈巧梅，张广聪，肖承义，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：