[发明专利]聚酰亚胺前体和聚酰亚胺

说明书

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺前体，由所述聚酰亚胺前体可以得到具有低的线性热膨胀系数，并且具有优异的耐热性、耐溶剂性和机械性能的聚酰亚胺。

背景技术

聚酰亚胺具有优异的耐热性、耐溶剂性(耐化学性)、机械性能、电性能等，因此已被广泛用于电气/电子设备的应用中，包括柔性电路板和用于TAB(卷带自动结合)的卷带。例如从芳香四羧酸二酐和芳香族二胺得到的聚酰亚胺，尤其是从3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐和对苯二胺得到的聚酰亚胺是适合使用的。

同时，将聚酰亚胺作为玻璃基板的替代物的研究在显示器装置的领域中不断进步。通过塑料基板如聚酰亚胺替代玻璃基板使得显示器具有轻的重量、优异的柔性，且能够被弯曲和卷起。尽管在这样的应用中需要高透明度，由于分子内共轭和电荷转移复合物的形成，从芳香四羧酸二酐和芳香族二胺得到的全芳香族聚酰亚胺倾向于本质上的黄褐色。因此，作为减少着色的手段，发展透明度的方法，提出了例如通过将氟原子引入该分子对主链赋予柔性，将体积大的基团作为侧链等以抑制所述分子内共轭和电荷转移复合物的形成。

此外，还提出使用原则上不形成电荷转移复合物的半脂环的或全脂环的聚酰亚胺。专利文献1至6和非专利文献1中，例如公开了具有高透明度的多种半脂环聚酰亚胺，其中脂环族四羧酸二酐作为四羧酸组分，而芳香族二胺作为二胺组分。这种半脂环聚酰亚胺具有透明度，耐弯曲性和高耐热性。在一般情况下，半脂环聚酰亚胺倾向于具有大的线性热膨胀系数。然而，还提出了具有较低的线性热膨胀系数的半脂环聚酰亚胺。

在柔性电路板和用于TAB的卷带等应用中，通常将铜层压在聚酰亚胺薄膜上。当该聚酰亚胺具有大的线性热膨胀系数，且聚酰亚胺和铜之间的线性热膨胀的系数的差值大时，在压层体(层压膜)中可能会出现翘曲，并因此，加工的准确性可能会降低，并且电子部件的精确安装可能是有困难的。因此，聚酰亚胺需要具有低的线性热膨胀系数。

另一方面，在显示器装置的领域中，导电性材料如金属在作为基板的聚酰亚胺薄膜上形成。在这种情况下，当聚酰亚胺具有大的线性热膨胀系数，且在该聚酰亚胺和该导电性材料之间的线性膨胀系数的差值大时，在电路板的形成过程中可能会出现翘曲，且电路的形成可能会有困难。因此，具有低的线性热膨胀系数的聚酰亚胺是有需求的。

对于通过四羧酸组分和二胺组分反应合成聚酰亚胺的方法，有热酰亚胺化和化学酰亚胺化。在一般情况下，当该聚酰亚胺是通过化学酰亚胺化制备的时，可以得到具有较低的线性热膨胀系数的聚酰亚胺。然而，化学酰亚胺化剂(诸如乙酸酐的酸酐，以及诸如吡啶和异喹啉的胺化合物)可作为增塑剂，且聚酰亚胺的性能会被改变。此外，化学酰亚胺化剂可能会引起着色，这在需要透明度的应用中是不希望的。

另一方面，在聚酰亚胺是通过热酰亚胺化产生的情况下，线性热膨胀系数可以通过在拉伸自支撑膜的同时或之后加热和热酰亚胺化聚酰亚胺前体溶液的自支撑膜(也称为“凝胶膜”)来降低。然而，大规模的设备是用于所述拉伸所需要的。此外，在所述底板上流延/施用聚酰亚胺前体的溶液(或溶液组合物)并加热该溶液形成所述自支撑膜后，有必要将自支撑膜从底板上剥离，然后拉伸所述支撑膜。因此，该技术可能并不适用于某些应用。在显示器的应用中，例如，将聚酰亚胺前体溶液(或溶液组合物)流延/施用到底板如玻璃基板上，且该溶液被加热和酰亚胺化以在所述底板上形成聚酰亚胺层(聚酰亚胺薄膜)，然后在得到的聚酰亚胺层压体的聚酰亚胺层上形成电路、薄膜晶体管等。在这种情况下，聚酰亚胺的线性热膨胀系数可以不会通过拉伸而降低。

同时，例如在专利文献7至13中和非专利文献2至4中公开的，共聚物中酰胺酸(amic acid)(或酰胺酸(amide acid))结构的重复单元的一部分被转换为酰亚胺结构[聚(酰胺酸-酰亚胺)共聚物]也被称为聚酰亚胺前体。