[发明专利]全芳型含氟无色透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属聚酰亚胺薄膜及其制备领域，特别是涉及一种全芳型含氟无色透明聚酰亚胺 薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺薄膜是一类综合性能非常优异的高分子材料，具有特别优异的耐热性、耐低 温性、阻燃性、电气性能和力学性能，被广泛地应用于电子微电子、航空航天、激光、光 电等高科技领域。

但是，传统的聚酰亚胺薄膜，如美国DUPONT公司生产的KAPTON薄膜以及国产的 H薄膜，它们的分子结构均为均苯四甲酸二酐型，即其主要单体原料为均苯四甲酸二酐和 4，4′-二氨基二苯醚，其可见光(波长400nm-700nm)透过率低下，在500nm波长时产生大 量吸收，到400nm附近时被100％吸收，因此，薄膜呈棕黄色，阻碍了其在某些高技术领 域的应用，如光通讯领域中的光波导材料、光电封装材料、光伏材料、非线性光学材料、 光折变材料、光电材料以及液晶显示领域的取向膜材料等。

为了得到无色透明聚酰亚胺薄膜材料，人们已经做了大量的研究开发工作：

美国宇航局(NASA)计划于2009年发射下一代太空望远镜(NGST)用于进一步探 索宇宙的起源，其中多层绝缘遮阳板材料(MLI)是实现这一计划的关键性材料之一。为 此，开发了宇宙环境下可稳定工作的新型无色透明聚酰亚胺薄膜材料：LaRC^TM-CP1和 LaRC^TM-CP2，其具体的分子结构如下：

其缺点在于：(1)所用原材料2，2-双(3，4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐单体极其昂贵，导 致薄膜产品成本非常高，严重阻碍了其进一步推广应用；(2)由于2，2-双(3，4-二羧基苯基) 六氟丙烷二酐单体与芳香族二元伯胺的反应活性低下，很难制得高分子量的聚酰亚胺树 脂，因此，导致其薄膜产品的综合性能大大下降，特别是其力学性能。

日本NTT公司也是利用价格昂贵、反应活性低下的2，2-双(3，4-二羧基苯基)六氟丙烷 二酐单体，与均苯四甲酸二酐或3，3′-二(三氟甲基)-4，4′-二氨基联苯开发得到了在可见光 范围内光透过率较好的聚酰亚胺薄膜材料。

刘金刚等人【无色透明耐高温聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究，功能材料，2006，9 (37)：1496-1499】公开了无色透明聚酰亚胺薄膜的分子结构及其制备方法，其主要特征 在于：分别采用两种联苯型二酐单体，对称结构的3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐(s-BPDA)以及不 对称结构的2，3，3’，4’-联苯四甲酸二酐(a-BPDA)与含氟芳香族二胺1，4-双(4’-氨基-2’-三氟甲 基苯氧基)联苯(TFDAB)通过两步缩聚法制备了两种聚酰亚胺材料PI-1(s-BPDA/TFDAB)与 PI-2(a-BPDA/TFDAB)。研究结果表明，不对称结构可以显著增加PI薄膜在可见光区的透明 性，25μm厚的PI-2薄膜在450nm处的透光率达到93％，但是，不对称结构的2，3，3’，4’- 联苯四甲酸二酐(a-BPDA)单体来源困难，薄膜的透光率仍然偏低。

刘金刚等人【高折射率高透明性半脂环聚酰亚胺的合成与性能，高分子学报，2008， (5)：460-465】公开了可见光透过性聚酰亚胺薄膜的分子结构及其制备方法，其主要特征 在于：采用脂环二酐单体2，3，5-三羧基环戊烷基乙酸二酐(TCAAH)分别与两种含硫芳香族 二胺单体，4，4′-双(4-氨基苯硫基)二苯硫醚(3SDA)与2，7-双(4-氨基苯硫基)噻蒽(APTT)通过 两步法制备了两种半脂环聚酰亚胺(PI).制备的PI薄膜在可见光波长范围内(400～700nm)具 有优良的透明性，400nm处的透过率超过85％。但是，其原料来源困难，价格昂贵，难以 规模生产。