聚酰亚胺及其制备方法、聚酰亚胺薄膜及其制备方法技术

本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺及其制备方法，以及一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法。其中，聚酰亚胺的制备方法，包括步骤：将4

【技术实现步骤摘要】
聚酰亚胺及其制备方法、聚酰亚胺薄膜及其制备方法


[0001]本申请属于材料
，尤其涉及一种聚酰亚胺及其制备方法，以及一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺(PI)因其具有卓越的热性能、力学性能、电性能和优良的综合性能，在航空、航天、汽车、机械等行业获得广泛的应用。聚酰亚胺被称为“黄金塑料”，具有突出的热稳定性和尺寸稳定性，以及良好的分子结构可设计性等特点。透明聚酰亚胺薄膜，具有高透明度、柔性好、耐冲击等优点，已逐渐取代传统的易脆的玻璃基板，成为柔性显示器制作的优选材料。透明聚酰亚胺在柔性光电子器件的应用潜力极大的促进其商品化进程；光学薄膜在柔性发光二极管，柔性太阳能电池或光伏电池，柔性薄膜晶体管，柔性印刷电路板等多方面的应用，对聚酰亚胺的性能提出了更高的要求；尤其是其优良的综合性能，是许多现有商品材料所不具备的。聚酰亚胺被认为是柔性有机电致发光器件衬底材料的最佳选择之一。同时，透明聚酰亚胺具有优异的耐热性能、低膨胀系数等特点，使得它在航空航天，精密电子等领域具有广阔的应用前景。
[0003]然而，目前透明聚酰亚胺薄膜在制备过程往往需要先将二胺与二酐分子在非质子极性溶剂中低温缩聚，得到聚酰亚胺的前体聚酰胺酸；然后通过特定的成型方法形成特定厚度的薄膜，通过亚胺化将前体聚酰胺酸反应为聚酰亚胺。因此，现有聚酰亚胺薄膜的制备工艺复杂。并且，现有制备聚酰亚胺的原料以含氟单体为主，成本高，在一定程度上阻碍了透明聚酰亚胺薄膜的应用。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种聚酰亚胺及其制备方法，以及一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法，旨在一定程度上解决聚酰亚胺制备工艺复杂，且成本高的问题。
[0005]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供一种聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将4
‑
(4
‑
氨基
‑3‑
叔丁基苯基)
‑2‑
叔丁基苯胺、二酐单体和二胺单体混合溶解到有机溶剂中，在干燥的惰性气氛下依次进行加成反应和缩合反应，分离干燥，得到聚酰亚胺的粉末。
[0008]进一步地，所述4
‑
(4
‑
氨基
‑3‑
叔丁基苯基)
‑2‑
叔丁基苯胺、所述二酐单体和所述二胺单体的摩尔比为1：(0.98～1)：(0.03
‑
0.045)。
[0009]进一步地，所述二酐单体选自：
中的至少一种。
[0010]进一步地，所述二胺单体选自：进一步地，所述二胺单体选自：中的至少一种。
[0011]进一步地，所述有机溶剂选自：二甲基亚砜、N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N二甲基乙酰胺、N,N二甲基甲酰胺中的至少一种。
[0012]进一步地，所述加成反应的步骤包括：将所述4
‑
(4
‑
氨基
‑3‑
叔丁基苯基)
‑2‑
叔丁基苯胺、所述二酐单体和所述二胺单体溶解到有机溶剂中，在温度为5～15℃的条件下混合反应4～8小时。
[0013]进一步地，所述缩合反应的步骤包括：将共沸溶剂添加到所述加成反应后的混合溶液中，在温度为150～200℃的条件下回流3～10小时。
[0014]进一步地，所述分离干燥处理的步骤包括：将反溶剂添加到所述缩合反应后的混合溶液中，沉淀出聚酰亚胺产物，清洗，干燥，得到所述聚酰亚胺的粉末。
[0015]进一步地，所述共沸溶剂选自：甲苯、二甲苯、正丙醇、异丁醇、乙腈中的至少一种。
[0016]进一步地，所述反溶剂选自：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇中的至少一种。
[0017]第二方面，本申请提供一种聚酰亚胺，该聚酰亚胺由上述的方法制得。
[0018]第三方面，本申请提供一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0019]将上述的聚酰亚胺和成膜添加剂混合溶解在第二有机溶剂中，形成成膜浆料；
[0020]将所述成膜浆料在基板上处理成湿膜，进行梯度升温烘烤，得到聚酰亚胺薄膜。
[0021]进一步地，所述聚酰亚胺和所述成膜添加剂的质量比为70：(1～2)。
[0022]进一步地，所述梯度升温烘烤的步骤包括：将所述湿膜依次在温度为60～100℃、100～150℃、150～200℃、200～130℃的条件下烘烤45～60分钟。
[0023]进一步地，所述成膜添加剂选自：3,4
‑
环氧环己基甲酸酯、乙二胺四乙酸、苯丙氨酸、甘氨酸中的至少一种。
[0024]进一步地，所述第二有机溶剂选自：N,N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。
[0025]第四方面，本申请提供一种聚酰亚胺薄膜，该聚酰亚胺薄膜由上述的方法制得。
[0026]进一步地，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为1～20μm。
[0027]进一步地，所述聚酰亚胺薄膜的透过率不低于90％。
[0028]进一步地，所述聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度不低于350℃。
[0029]进一步地，所述聚酰亚胺薄膜的介电常数不高于2.3C2/(N
·
M2)。
[0030]本申请第一方面提供的聚酰亚胺的制备方法，以4
‑
(4
‑
氨基
‑3‑
叔丁基苯基)
‑2‑
叔丁基苯胺为主单体，以二胺单体为辅助单体，通过加成反应使二酐单体和二胺单体预聚合，再通过缩合反应使聚合物链残基相互交联，形成聚酰亚胺。本申请聚酰亚胺的制备方法，可一步反应生成聚酰亚胺，简化了制备工艺，方法简单，条件温和，提高了生成效率，聚酰亚胺产率高。另外，本申请加成反应和缩合反应在干燥惰性气氛下进行，能够有效避免空气中的氧气产生的氧化反应对单体中芳香环和酰胺环有开环的副反应，干燥无水的条件有利于促进反应平衡向生成产物的方向移动。
[0031]本申请第二方面提供的聚酰亚胺由上述方法制得，在聚酰亚胺的高分子主链上引入了大量的4
‑
(4
‑
氨基
‑3‑
叔丁基苯基)
‑2‑
叔丁基苯单体，该单体不含氟，原料容易获取，降低了聚酰亚胺成本；并且使制备得到的聚酰亚胺的漆膜，具有良好的力学性能、较高的玻璃化转变温度、低的介电常数，可广泛应用在柔性光电器件中。
[0032]本申请第三方面提供的聚酰亚胺薄膜的制备方法，将聚酰亚胺和成膜添加剂混合溶解成浆料后，处理成湿膜，通过梯度升温烘烤，提高成膜均匀性和完整性，避免产生气泡，得到聚酰亚胺薄膜。制备工艺简单，容易操作，适用于工业化大规模生产和应用，并且制备的聚酰亚胺薄膜由于含有上述聚酰亚胺，因而漆膜具有良好的力学性能、较高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将4
‑
(4
‑
氨基
‑3‑
叔丁基苯基)
‑2‑
叔丁基苯胺、二酐单体和二胺单体混合溶解到有机溶剂中，在干燥的惰性气氛下依次进行加成反应和缩合反应，分离干燥，得到聚酰亚胺的粉末。2.如权利要求1所述的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述4
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(4
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氨基
‑3‑
叔丁基苯基)
‑2‑
叔丁基苯胺、所述二酐单体和所述二胺单体的摩尔比为1：(0.98～1)：(0.03
‑
0.045)。3.如权利要求2所述的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述二酐单体选自：3.如权利要求2所述的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述二酐单体选自：中的至少一种；和/或，所述二胺单体选自：和/或，所述二胺单体选自：中的至少一种；和/或，所述有机溶剂选自：二甲基亚砜、N
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甲基吡咯烷酮、N,N二甲基乙酰胺、N,N二甲基甲酰胺中的至少一种。4.如权利要求1～3任一项所述的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述加成反应的步骤包括：将所述4
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(4
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氨基
‑3‑
叔丁基苯基)
‑2‑
叔丁基苯胺、所述二酐单体和所述二胺单体溶解到有机溶剂中，在温度为5～15℃的条件下混合反应4～8小时；和/或，所述缩合反应的步骤包括：将共沸溶剂添加到所述加成反应后的混合溶液中，在温度为150～200℃的条件下回流3～10小时；和/或，所述分离干燥处理的步骤包括：将反溶剂添加到所述缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：香港科技大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：