[发明专利]一种高耐热型可热封性聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种高耐热共聚型热封性聚酰亚胺及其制备方法与应用。

背景技术

聚酰亚胺(PI)薄膜以优异的综合性能在电子电气、先进显示、能源和航空航天等领域中有着广泛的应用。在实际应用中，其往往需要进行与自身或者其他材料的粘结。但传统的PI薄膜因存在着分子间作用强、表面能低和活性基团少的特点，无法直接或通过热封过程与其他材料结合(Awaja,F.,M.Gilbert,etal.ProgressinPolymerScience.2009,34(9):948-968)。为此，人们采取了表面化学处理、等离子体处理和表面涂覆等方法来改善PI表面与被粘附面的相容性。但这些方法往往对PI材料的本体性能造成损害，或者由于涂覆粘接剂的耐热性能低等问题而影响了材料整体的应用可靠性。因而，具有本征热熔封接特性的PI研究日益受到人们的关注。其中，柔性结构和异构化结构在PI分子链中的引入是两种主要的方法。

柔性结构可降低PI分子内和分子间的作用力，提高分子链的运动能力，从而有利于PI热熔封接性能的提高。美国专利(USA5298331A,1994年)通过将含醚型二酐3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐(ODPA)和1,4-双(4-氨基苯氧基)苯(144APB)、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(134APB)等含醚型芳香二胺引入到非热封性的PI体系，制备了具有良好热封强度的热封性PI。杜邦公司已商业化的KJ产品便是基于上述结构。

不对称的异构化芳香族二酐扭曲的空间结构可以赋予聚合物较高的自由体积，因而可更为有效地提高PI的热塑性(Hasegawa,etal.Macromolecules.1999,32(2):387-396)，从而制备具有良好热封性能的PI。日本专利(JP2004285103A)公开报道了一种结构中含有不对称含醚型二酐2,3,3',4'-二苯醚四酸二酐(aODPA)和3个苯环数量以上芳香二胺的PI体系，其与铜箔等具有良好的粘合强度。日本宇宙开发机构基于aODPA和含醚型芳香二胺4,4'-二氨基二苯醚(4,4'ODA)，制备了具有热封特性的ISAS-TPI，其已于2010年成功应用于IKAROS太阳帆中(Yokota,R.etal.:DevelopmentofheatsealablepolyimidethinfilmswithhighspaceenvironmentalstabilityforsolarsailIKAROSmembrane.AstrophysSpaceSciProc.2013,32:303–316)。

但过多柔性结构的引入，往往对PI的耐热性能造成很大损害。例如，杜邦公司KJ和玻璃化转变温度(T_g)只有220℃。

发明内容

本发明的目的是提供一种高耐热共聚型热封性聚酰亚胺及其制备方法与应用。

本发明提供的高耐热共聚型热封性聚酰亚胺，其结构通式如式I所示，

所述式I中，Ar选自下述基团中的任意一种：

m为0-200且不为0的整数，n为0-200的整数；

且n不为0时，m：n＝0:100～100:0；具体地，m：n＝10：90、20：80、30：70、40：60、50：50或60：40。

所述式I中，优选m：n＝40：60～60：40；具体地，m：n＝40：60、50：50或60：40；

m具体可为16、27、37、50、51、152或150-180；

n具体可为146、111、86、76、51、102、

n为0时，m具体可为100；

上述式I所述化合物可按照下述本发明提供的方法制备而得。

本发明提供的制备上述式I所示聚酰亚胺的方法，包括如下步骤：

将对苯二胺(PDA)、含醚型芳香族二胺和2,3,3',4'-二苯醚四酸二酐(aODPA)混于溶剂中进行聚合反应，反应完毕后加入乙酸酐和吡啶进行化学亚胺化反应，反应完毕得到n不为0的所述式I聚酰亚胺；

或者，将对苯二胺和2,3,3',4'-二苯醚四酸二酐混于溶剂中进行聚合反应，反应完毕后加入乙酸酐和吡啶进行化学亚胺化反应，反应完毕得到n为0的式I所示聚酰亚胺。

上述方法中，所述含醚型芳香族二胺均选自4,4'-二氨基二苯醚(4,4'ODA)、3,4'-二氨基二苯醚、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)二苯醚中的至少一种。