[发明专利]一种超低膨胀含氟聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及超低膨胀含氟聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用，属于聚酰亚胺技术领域，解决了现有技术中聚酰亚胺薄膜在宽的温度范围内线性热膨胀系数不够低，且在降低线性热膨胀系数的同时，聚酰亚胺薄膜的其他性能难以兼得的问题。上述超低膨胀含氟聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺的分子主链结构中含有线性刚性单元、极性酰胺基团和含氟基团；制备原料包括芳香二酐以及具有酰胺基团和含氟基团的二胺。制备方法为将具有酰胺基团和含氟基团的芳香二胺溶解，加入芳香二酐，得到聚酰胺酸均相溶液；涂膜，固化，剥离，干燥；平铺于基板上，固定，退火处理，得到聚酰亚胺薄膜。超低膨胀含氟聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用实现了在电子及柔性显示领域的广泛应用。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺技术领域，尤其涉及一种超低膨胀含氟聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

未来光电显示及光通讯等领域，器件将逐渐呈现柔性化、卷曲化、轻质化、薄型化及可穿戴化的发展趋势，例如柔性液晶显示器(LCD)、柔性有机电致发光器件(OLED)、柔性太阳能电池等，相关电子及光学器件面临减重化、轻薄化、柔性化等新要求。为满足上述诸多领域的发展要求，具有良好综合性能的聚酰亚胺薄膜材料得到广泛应用。

但传统聚酰亚胺薄膜热尺寸稳定性能并不理想，通常线性热膨胀系数(CTE)在40-80ppm/℃左右，无法满足高精密器件对基板材料个位数热膨胀系数的苛刻要求。通过在分子结构中引入刚性基团，掺杂金属/陶瓷/蒙脱土等无机粒子的有机/无机杂化方法可以在一定程度上降低聚酰亚胺薄膜的线性热膨胀系数，但会损失薄膜的力学性能。此外，已有低膨胀聚酰亚胺薄膜的适用温度范围较窄，热膨胀考察温度范围通常在250℃以下，例如50-200℃或100-250℃，这与材料在实际中的应用要求并不符合。

综上所述，现有的聚酰亚胺薄膜存在在宽的温度范围内(30-300℃)线性热膨胀系数不够低，且在降低线性热膨胀系数的同时，聚酰亚胺薄膜的力学性能、吸水率等其他性能难以兼得的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种超低膨胀含氟聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用，用以解决现有聚酰亚胺薄膜在宽的温度范围内(30-300℃)线性热膨胀系数不够低，且在降低线性热膨胀系数的同时，聚酰亚胺薄膜的力学性能、吸水率等其他性能难以兼得的问题。

本发明提供的超低膨胀含氟聚酰亚胺薄膜主要是通过以下技术方案实现的：

一种超低膨胀含氟聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺的分子主链结构中含有线性刚性单元、极性酰胺基团和含氟基团；聚酰亚胺薄膜的制备原料包括芳香二酐以及具有酰胺基团和含氟基团的二胺。

本发明的超低膨胀含氟聚酰亚胺薄膜有益效果如下：

本发明通过分子结构设计，一方面，在聚酰亚胺分子主链中引入刚性单元，使得该类聚酰亚胺的分子主链呈线性刚性，可有效提高分子链的堆积密度，利于链段在亚胺化过程中高度取向，从而提高聚酰亚胺薄膜的耐热性能，耐热温度在400℃以上。另一方面，本发明在聚酰亚胺分子主链中引入极性酰胺基团，使得该类聚酰亚胺的分子主链具有酰胺结构，分子链间具有较强的氢键相互作用，有利于分子链的堆积和呈取向排列，从而有效抑制分子自由体积及分子运动带来的热膨胀行为，达到降低聚酰亚胺薄膜的热膨胀系数的目的。更为重要的是，本发明在聚酰亚胺分子主链中引入电负性氟原子及含氟基团，可有效赋予聚酰亚胺其他的良好性能，如力学强度高、吸水率低及其他优异性能，在保证聚酰亚胺薄膜的耐热性能和热尺寸稳定性能基础上提高其他性能。本发明提供的超低膨胀聚酰亚胺薄膜不仅在30-300℃的宽温度范围内具有超低线性热膨胀系数，而且具有力学强度高、吸水率低等其他优异性能，在柔性光电等领域具有重要的应用价值。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：