[发明专利]一种高性能发光聚酰亚胺及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学领域，特别是一类高性能发光聚酰亚胺及其制备方法和应用。

技术背景

聚酰亚胺是主链上含有酰亚胺环的一类高性能聚合物，具有高力学强度、耐高低温、耐化学腐蚀、良好的尺寸稳定性和介电性能等优点，在航天航空、微电子器件、液晶显示等领域具有广泛的应用。另一方面，随着显示技术的进步，有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)以其主动发光、全彩色显示、低功耗、低启动电压、高亮度、快速响应、宽视角、加工工艺简单及低成本等优点，成为近十年来有机光电领域的研究热点之一。相对于有机小分子发光材料，聚合物发光材料可通过旋涂、喷墨打印、浸渍等多种低成本技术大面积成膜，做成结构简单的柔性器件，并且发光聚合物一般具有大共轭的电子结构，可通过分子结构设计对其发光颜色进行调节。因此，在未来的柔性可印刷显示领域，基于聚合物发光材料的有机发光二极管(Polymer Light-Emitting Diode，PLED)将成为研究的重点。但是，聚合物发光材料的制备、纯化过程复杂，彩色化难且寿命短，这些都成为制约其在PLED领域应用的瓶颈。特别是PLED器件的制作过程中，这些有机材料会出现氧化和光降解等化学变化，同时由于其高温下尺寸不稳定及其易结晶等性质，严重影响器件的稳定性和寿命。因此，具有优异热稳定性能的聚酰亚胺材料可克服普通有机材料的上述缺点，在下一代PLED发光材料领域具有重要的潜在应用前景。

为了提高聚酰亚胺的发光强度，提升聚酰亚胺的光致发光效率，一般采用在聚合物主链或侧链中引入有机共轭发色基团。如US 5677417、JP 2008297354等。但由于主链间、侧基间或主链与侧基间还存在较强的相互作用，电荷转移络合物的数量得不到减少，电荷转移效应仍较强，因此以此方法得到的聚酰亚胺材料的发光效率没有较大地提高；另外，过于庞大的发色基团的引入，一般在一定程度上降低聚酰亚胺的综合性能，如耐热性、玻璃化转变温度、尺寸稳定性及力学性能等，从而限制其进一步的应用。另一些提高聚酰亚胺发光效率的方法为采用脂环族单体合成半芳香族或非芳香族聚酰亚胺。如CN1371932、JP 2005320393等。然而，由于这些材料芳香族发色团部分的基团过于平面化，较严重的基团堆叠作用仍然存在，导致聚酰亚胺的光致发光效率提升不大。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种高性能发光聚酰亚胺，其具有高发光强度、聚集诱导发光(增强)效应，以及高的玻璃化转变温度、热稳定性和优异的力学性能。

本发明的另一目的在于提供上述高性能发光聚酰亚胺的制备方法。其制备工艺简单且多样，条件要求低，适于工业生产。

本发明还有一个目的在于提供上述高性能发光聚酰亚胺的应用，其用途广泛，适用于制备光致发光产品、柔性电致发光器件和各种光学设备中的发光层材料。

本发明的目的是这样实现的：一种高性能发光聚酰亚胺，其特征在于分子结构通式为：

其中：n和m表示聚合度，n/m＝1/99～100/0，X和W为四价的芳香族烃基或脂肪族烃基，Z为二价的芳香族烃基或脂肪族烃基，Y为结构通式Ⅰ和Ⅱ所示基团的一种或一种以上：

其中，G₁为H或芳香取代基，G₂和G₃为芳香族或脂肪族取代基,G₄为醚键、芳香族或脂肪族取代基。

所述的G₁选自下列结构式中的一种：

G₂和G₃相同或不同，选自下列结构式中的任何一种或一种以上：

G₄选自下列结构式中的任何一种：

上述一种高性能发光聚酰亚胺的制备方法，反应过程为：在氮气或氩气气氛中，将含Y结构或者含Y、Z结构的二胺与含X结构或含X、W结构的二酐按摩尔比为1：(0.9～1.1)溶在非质子极性有机溶剂中，在-10～40℃搅拌反应0.5～72小时，得到聚酰胺酸溶液，然后对聚酰胺酸进行脱水酰亚胺化得到聚酰亚胺材料。