一种聚酰亚胺复合材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术属于功能性薄膜技术领域，具体涉及一种聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的聚酰亚胺复合材料中所用复合型纳米粒子为SiO2和细菌纤维素、SiO2和TiO2或SiO2和Al2O3形成的纳米粒子复合物，其具有良好的相容性和界面粘结性能，能够使复合型纳米粒子在与聚酰亚胺树脂中均匀分散，且不会因温度变化而影响聚酰亚胺树脂的光学透明性能。而且复合型纳米粒子与SiO2相比具有更强的机械性能和耐热性能、更低的热膨胀系数，使本发明专利技术提供的聚酰亚胺薄膜在具有优良的光学透明性能的同时具有优异的热稳定性。同时具有优异的热稳定性。同时具有优异的热稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺复合材料及其制备和应用


[0001]本专利技术属于功能性薄膜
，具体涉及一种聚酰亚胺复合材料及其制备和应用。

技术介绍

[0002]随着先进电工电子器件的快速发展，对于有机发光二极管显示器的需求量日益增加，它是当前柔性显示器中衬底材料主要使用的材料之一，而且其形式多样化，可以满足不同场景的使用需求。对于可折叠的柔性显示器而言，柔性显示器中柔性衬底材料需要具有良好的光学透明性、低热膨胀系数(CTE)、高耐热性能和优异的机械性能。在有机高分子材料中被誉为“解决问题的能手”的聚酰亚胺(PI)材料吸引了广泛的关注。而这类材料中无色透明的PI薄膜是柔性显示材料的重要研究对象。传统聚酰亚胺薄膜的热膨胀系数在15～50ppm/℃，难以应用在柔性基板材料中，而柔性基板材料对PI薄膜的透明性也有更严苛的要求。因此，制备低CTE值的无色透明聚酰亚胺薄膜显得尤为重要。
[0003]对于传统的全芳香族PI薄膜而言，合成方法一般是由二酐和二胺合成聚酰胺酸(PAA)，然后经亚胺化制得，因二胺残基具有给电子性，而二酐残基具有吸电子性，它们的相互作用导致了分子内电荷的运动，从而形成电子转移络合物(CTC)，在生成CTC的同时对可见光产生明显的吸收，造成薄膜的光学性能下降。近年来，采用氢化均苯四甲酸二酐(HPMDA)和4,4'
‑
二氨基二苯醚(ODA)合成可溶性PI树脂，再将这种可溶性树脂溶于极性有机溶剂中制成PI树脂溶液，在低于300℃的温度下固化成膜，最终得到一种无色透明PI薄膜的技术应用较为广泛。而对于合成树脂所用的单体而言，氢化均苯四甲酸二酐(HPMDA)主要有顺式(cc
‑
HPMDA)和反式(ct
‑
HPMDA)两种结构，由顺式和反式酸酐合成的PI树脂在热学性能上有一定差异。虽然反式(ct)结构比顺式(cc)构制备的PI薄膜CTE值低，但对于先进电工电子领域，这种PI薄膜的CTE值仍然较高，难以真正广泛应用。
[0004]目前，降低PI薄膜CTE的方法主要是将无机纳米粒子引入到PI薄膜中，制备有机/无机复合材料，因为无机材料本身具有优良的耐高温性能，根据复合材料的复合原理，最终所得到的有机/无机复合材料将具有较好的高温尺寸稳定性，这就达到了降低PI薄膜CTE值的目的。然而，有机/无机复合材料中无机组分存在分散不均匀的问题，而且无机组分和有机材料的折射率需要匹配至小数点后第三位，才能防止光散射，由于使用过程中温度变化使树脂折射率发生变化，从而使得复合材料不透明，进而导致复合薄膜的综合性能受到影响，尤其是对复合薄膜光学性能的影响。因此，如何在赋予PI薄膜优良光学透明性的同时，实现其较低的CTE值成为柔性显示领域中关注的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚酰亚胺复合材料及其制备和应用，本专利技术提供的聚酰亚胺薄膜在具有优良的光学透明性能的同时具有优异的热稳定性。
[0006]本专利技术提供了一种聚酰亚胺复合材料，包括共混的聚酰亚胺树脂和复合型纳米粒
子；所述复合型纳米粒子包括SiO2‑
细菌纤维素、SiO2‑
TiO2或SiO2‑
Al2O3；所述聚酰亚胺树脂和复合型纳米粒子的质量比为(95～65)∶(5～35)。
[0007]优选的，所述聚酰亚胺树脂具有式I所示结构：
[0008][0009]式I中，n为聚合度，n为整数，且0<n≤200；
[0010]R为或
[0011]本专利技术还提供了上述技术方案所述聚酰亚胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将所述聚酰亚胺树脂和第一溶剂混合，得到聚酰亚胺树脂溶液；
[0013]将复合型纳米粒子和第二溶剂混合，得到复合型纳米粒子分散液；
[0014]将所述聚酰亚胺树脂溶液和复合型纳米粒子分散液混合后，进行固化，得到聚酰亚胺复合材料；所述复合型纳米粒子包括SiO2‑
细菌纤维素、SiO2‑
TiO2或SiO2‑
Al2O3；所述聚酰亚胺树脂和复合型纳米粒子的质量比为(95～65)∶(5～35)。
[0015]优选的，所述聚酰亚胺树脂的制备方法包括以下步骤：
[0016]将芳香族二胺单体、氢化均苯四甲酸二酐和第三溶剂混合后，进行聚合反应，得到聚酰胺酸溶液；
[0017]将所述聚酰胺酸溶液、共沸剂和催化剂混合后，依次进行预酰亚胺化反应和完全酰亚胺化反应，得到聚酰亚胺树脂。
[0018]优选的，所述芳香族二胺单体包括N,N'
‑
(2,2'
‑
双(三氟甲基)
‑
[1,1'
‑
联苯]‑
4,4'
‑
二酰基)双(4
‑
氨基苯甲酰胺)、2,2
‑
双[4
‑
(4
‑
氨基苯氧基苯基)]六氟丙烷或4,4'
‑
二氨基二苯醚；所述氢化均苯四甲酸二酐和芳香族二胺单体的摩尔比为(1.25～1.00):1。
[0019]优选的，所述聚合反应的温度为10～35℃；所述聚合反应的时间为1～5h。
[0020]优选的，所述聚酰亚胺树脂溶液中固含量为10～40wt.％；所述复合型纳米粒子分散液中复合型纳米粒子的浓度为5～30wt.％。
[0021]优选的，所述固化的温度为200～300℃，所述固化的时间为2～10h，升温至所述固化的温度的速率为20～100℃/h。
[0022]本专利技术还提供了上述技术方案所述的聚酰亚胺复合材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的聚酰亚胺复合材料在柔性显示器中的应用。
[0023]优选的，所述聚酰亚胺复合材料以聚酰亚胺复合薄膜的形式使用，所述聚酰亚胺
复合薄膜的制备方法包括以下步骤：将所述聚酰亚胺树脂溶液和复合型纳米粒子分散液混合后，复合于基板上，依次进行固化和脱模，得到聚酰亚胺复合薄膜；所述聚酰亚胺树脂溶液和复合型纳米粒子分散液为上述技术方案所述聚酰亚胺树脂溶液和复合型纳米粒子分散液。
[0024]本专利技术提供了一种聚酰亚胺复合材料，包括共混的聚酰亚胺树脂和复合型纳米粒子；所述复合型纳米粒子包括SiO2‑
细菌纤维素、SiO2‑
TiO2或SiO2‑
Al2O3；所述聚酰亚胺树脂和复合型纳米粒子的质量比为(95～65)∶(5～35)。本专利技术提供的聚酰亚胺复合材料包括共混的聚酰亚胺树脂和复合型纳米粒子，所述复合型纳米粒子为SiO2和细菌纤维素、SiO2和TiO2或SiO2和Al2O3形成的纳米粒子复合物，这种复合型纳米粒子能够均匀分散在可用于溶解聚酰亚胺树脂的溶剂中，因此它与聚酰亚胺树脂间具有良好的相容性和界面粘结性能，能够使复合型纳米粒子在聚酰亚胺树脂中均匀分散，此外，因其中无机纳米粒子具有较好的热稳定性，所以不会因温度变化而影响聚酰亚胺树脂的光学透明性能。而且复合型纳米粒子与单一无机纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺复合材料，其特征在于，包括共混的聚酰亚胺树脂和复合型纳米粒子；所述复合型纳米粒子包括SiO2‑
细菌纤维素、SiO2‑
TiO2或SiO2‑
Al2O3；所述聚酰亚胺树脂和复合型纳米粒子的质量比为(95～65)∶(5～35)。2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述聚酰亚胺树脂具有式I所示结构：式I中，n为聚合度，n为整数，且0<n≤200；R为R为3.权利要求1或2所述聚酰亚胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：将所述聚酰亚胺树脂和第一溶剂混合，得到聚酰亚胺树脂溶液；将复合型纳米粒子和第二溶剂混合，得到复合型纳米粒子分散液；将所述聚酰亚胺树脂溶液和复合型纳米粒子分散液混合后，进行固化，得到聚酰亚胺复合材料；所述复合型纳米粒子包括SiO2‑
细菌纤维素、SiO2‑
TiO2或SiO2‑
Al2O3；所述聚酰亚胺树脂和复合型纳米粒子的质量比为(95～65)∶(5～35)。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺树脂的制备方法包括以下步骤：将芳香族二胺单体、氢化均苯四甲酸二酐和第三溶剂混合后，进行聚合反应，得到聚酰胺酸溶液；将所述聚酰胺酸溶液、共沸剂和催化剂混合后，依次进行预酰亚胺化反应和完全酰亚胺化反应，得到聚酰亚胺树脂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述芳香族二胺单体包括N,N'
‑
(2,2'
‑
双(三氟甲基)
‑
[1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金刚，贾延江，吴昊，李璐，王学伟，李霄，郭田东，张健，李秀园，袁伟涛，
申请(专利权)人：威海新元科盛新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：