本发明专利技术公开了一种无色高透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用。该薄膜由半芳香聚酰亚胺树脂制得，该树脂结构如式I所示，其中Al为脂环结构，R1为含氟含砜芳香二胺结构，R2为其他芳香二胺结构，n∶m＝0～400∶1。该薄膜具有优异的光学透明性，可实现薄膜在高厚度下(≥100μm)的无色透明性，初始透光波长在300nm以下，在可见光区透光率≥90％，同时表现出优异的耐热性能和力学性能，在太阳能电池、显示器、电子书、电子标签、光电传感器等光电器件的制造中具有重要的应用价值。(式I)
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无色高透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用。
技术介绍
随着光电子域领的飞速发展，近年来太阳能电池、液晶显示器(LCD)、有机电致发光显示器(OLED)、电子书、电子标签、光电传感器等光电器件呈现出轻质化、大型化、超薄化和柔性化的趋势。在太阳能电池以及显示器等光电器件制造中，作为传统透明基板材料的玻璃由于自身的硬脆特性，在进一步大型化和薄型化时存在加工和搬运上的问题难以解决，而且玻璃的脆性导致其无法自由弯曲，因而无法满足未来柔性封装技术的发展要求。目前，高透明性聚合物材料由于具有透明、柔韧、质轻、高耐冲击性等优点，作为新一代柔性光电封装基板材料得到了越来越广泛的关注。而且柔性的透明聚合物基板在器件加工过程中可以适用于卷绕式工艺(Roll to roll)进行连续化规模生产，有利于制造成本的降低。因此，透明聚合物基板未来有望取代玻璃基板实现柔性光电器件的制造。 目前，可用作为柔性基板的商业化高透明聚合物材料主要包括杜邦帝人薄膜公司开发的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜Melinex和Teonex、GE公司开发的聚碳酸酯(PC)薄膜Lexan、住友电木公司推出的聚醚砜(PES)薄膜Sumilite等。这些透明性聚合物薄膜普遍具有优异的光学透明性、优良的力学性能和化学稳定性，但是其玻璃化转变温度(Tg) —般不超过220°C，耐热性不够理想，无法承受光电器件制造过程中高达300-400°C的电极薄膜沉积和退火处理等多道高温热处理的考验。为开发耐热性能更为优异的聚合物基板材料，具有突出耐热稳定性的聚酰亚胺(PD材料备受关注。但是传统的芳香性聚酰亚胺由于主链上芳环结构的存在，易形成强烈的分子内和分子间电荷转移络合物，因此，由其制备的薄膜在可见光区具有较强的光吸收，透光率较差并且呈现特征的淡黄色或茶褐色。为改善聚酰亚胺薄膜的光学透明性，研究人员开展了大量研究工作，并且发现，在聚合物分子结构中引入含氟基团可有效提高聚酰亚胺薄膜的光学性能。日本NTT公司的Matsuura等人对基于4，4’ -(2，2-六氟异丙叉)二邻苯二甲酸酐(6FDA)和2，2’_双(三氟甲基)_4，4’- 二氨基联苯(TFDB)的含氟聚酰亚胺进行研究发现，材料不但具有优异耐热性能同时表现出良好的透明性，材料的！；高达335°C，20iim厚度的薄膜的初始透光波长(Atl)为350nm，在可见光区的透光率达到 90% (T. Matsuura, Y. Hasuda, S. Nishi, N. Yamada, Polyimide derived from 2,2’ -Ms(^trifluoromethyl)K -diaminobiphenyl. I. Synthesis andcharacterizationof polyimides prepared with2,2~bis (3,4-dicarboxyphenyl)hexafluoropropanedianhydride or pyromellitic dianhydride. Macromolecules,1991,24,5001-5005)。CN 101195682 B公开了一种柔性透明聚酰亚胺薄膜材料的制备方法，由桥联结构的芳香二酐与芳香二胺制备得到聚酰胺酸后涂膜，经高达350°C的热处理后得到聚酰亚胺薄膜。但薄膜的初始透光波长(Atl)波长依然高达395-430nm，薄膜的透光性并未得到显著改善。Tao等人合成了高氟含量 的芳香二胺12FDA与含氟芳香二酐6FDA制备了氟含量超过30%的聚酰亚胺,7 ii m厚度的薄膜的初始透光波长(Xtl)可降低至298nm,在450nm处的透光率达到97%。但是他们同时发现，制备的含氟芳香聚酰亚胺虽然具有很高的氟含量，但是当薄膜厚度增加时，其光学透明性显著降低，100 u m厚度薄膜在450nm处的透光率仅为55%,并且可观察到较为明显的黄色(L. M. Tao, H. X. Yang, J. G. Liu, L. Fan, S. Y. Yang.Synthesis and characterization of highly optical transparent and low dielectricconstant f luorinated polyimides. Polymer, 2009, 50,6009-6018) 此外，多项研究结果证明，含氟聚酰亚胺的光学透明性虽然优于传统的芳香聚酰亚胺，但是由于仍存在大量的芳环结构，未能有效地消除电荷转移络合物的形成，因而无法得到真正的无色透明的聚酰亚胺薄膜。为制备可满足光电封装要求的透明性聚酰亚胺薄膜，人们将低电子密度的脂环结构引入到聚酰亚胺主链中，制备全脂环结构或半脂环(半芳香)结构的聚酰亚胺。研究发现脂环结构的引入由于抑制了分子内与分子间电荷转移络合物的形成，可以显著提高聚酰亚胺薄膜的透明性，降低薄膜的着色程度(A. S. Mathews, I. Kim, C. S. Ha. Synthesis,characterization, and properties of fully aliphatic polyimides and theirderivatives for microelectronics and optoelectronics applications. Macromol.Res.,2007,15，114-128)。CN 101160202 B公开了一种制备透明性聚酰亚胺薄膜的方法，基于环己烷四酸二酐(CHDA)分别与脂肪二胺、脂环二胺以及芳香二胺制备的聚酰亚胺薄膜具有良好的耐热性和机械性特性，并且兼具良好透明性和尺寸稳定性，玻璃化转变温度为200-320°C，拉伸模量大于I. 7GPa,薄膜的线膨胀系数不超过50ppm/°C，膜厚为100 u m时在可见光区的透光率达到90%。CN 102093558 A公开了一种可用作柔性透明导电膜衬底的聚酰亚胺膜材料的制备方法。该材料由脂环二酐与含氟苯醚型芳香二胺经低温溶液缩聚得到聚酰胺酸后进行200-350°C的热酰亚胺化处理而制得，其玻璃化转变温度为250-300°C，初始透光波长在280-330nm，450nm处的透光率>90%。CN 101831074 A公开了一种采用脂环二酐与芳香二胺进行三单体缩合共聚的含氟聚酰亚胺的制备方法，得到的聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度为200-3501，初始透光波长在270-34011111，45011111处的透光率88-98%。但是专利技术人对透光性测试用薄膜的厚度未做说明。刘金刚等人以不同结构的脂环二酐与含氟苯醚型芳香二胺采用低温溶液缩聚得到聚酰胺酸后经300°c热酰亚胺制备了系列含氟半脂环聚酰亚胺薄膜，其玻璃化转变温度在245-277°C之间，该薄膜厚度为IOiim时表现出良好的透明性，初始透光波长在295-319nm，在450nm处的透光率超过88% (刘金刚、李卓、高志琪、杨海霞、杨士勇，“含氟半脂环透明聚酰亚胺薄膜的制备和性能”，材料研究学报，2008，22 ￠)，615-618)。但是我们采用同样树脂体系和制备方法得到的薄本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：范琳，翟磊，杨士勇，莫松，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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