[发明专利]一种高性能无色透明聚酰亚胺薄膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能无色透明聚酰亚胺薄膜及制备方法，其通过芳香族二胺化合物和芳香族二酐制备可溶性高折射率与高透明性聚酰亚胺薄膜。本发明提供的含有间位取代结构的2,7‑双(3‑氨基苯氧基)噻嗯(APOT)二胺与芳香族二酐可制备高折射率且高透明性的PI薄膜，该PI薄膜具有良好且广泛的工业化前景，可作为电子组件应用于光电子、微电子等高技术领域。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种高性能无色透明聚酰亚胺薄膜及制备方法。

背景技术

近年来，具有高折射率和高光学透明度特征的光学透明聚合物薄膜或涂层由于其在先进微电子和光电子制造中的巨大潜在应用而受到越来越多的关注。最近高折射率聚合物已成功用作各种高科技领域的先进组件，比如图像传感器的微透镜、光纤通信的光波导、193nm浸入式光刻用光刻胶以及用于固态照明装置的先进封装材料等。这主要是由于高折射率聚合物在构建特定光学功能方面的潜在应用，包括提高照明装置的光提取效率、先进显示装置的光折变效应、先进太阳能电池的抗反射效果等。但大多数常见的光学聚合物材料的折射率在1.30～1.60之间，不能满足先进光学应用的要求。

目前已经建立了很多种方法来增加光学聚合物的折射率，一种方法是根据Lorentz-Lorenz方程，引入具有高摩尔折射(R_M)和低摩尔体积(V_M)的各种取代基来增加聚合物的折射率。然而大多数这样的取代基，比如共轭苯基、萘基、刚性棒杂芳族基团(咪唑，噻唑，三嗪等)、有机金属基团和庞大的溴或碘取代基不可避免地会牺牲其聚合物薄膜的光学透明性和其它光学性质。另一种常用方法是将光学聚合物基质与具有超高折射率的纳米颗粒结合，如TiO₂、ZrO₂、ZnS、PbS等。但纳米复合材料膜的光学性质高度依赖于纳米颗粒的分散，过载通常导致无机纳米粒子在聚合物基质中的不良分散从而会降低薄膜的光学透射率。所以在实际应用中，开发高折射率纳米复合薄膜时必须注意控制其负载量和粒度大小，聚合物纳米复合薄膜的折射率(n)可以通过n_comp＝Φ_pn_p+Φ_polymern_polymer的方程来估算，其中n_comp，n_p和n_polymer分别代表纳米复合薄膜、纳米颗粒和聚合物的折射率，Φ_p和Φ_polymer分别代表纳米颗粒和聚合物基质的体积分数。因此，为了用特定的高折射率纳米颗粒获得确定的n_comp值，n_polymer越高，Φ_p就可能越低。

在各种聚合物中，聚酰亚胺(PI)代表一类具有固有高折射率值的杂芳族聚合物。PI材料灵活的分子可设计性使得PI膜的折射率可以调节在1.50-1.70的范围内。例如，氟取代基的低R_M特征使得含氟PI膜通常表现出约1.50的折射率，而硫取代基的高R_M特性使得含硫PI通常可以达到高达1.70的折射率。但大多数含硫高折射率PI薄膜在有机溶剂中的溶解性差，只能通过可溶性聚酰胺酸(PAA)前驱体的两步高温缩聚方法制备，最终的酰亚胺化温度通常高于300℃。这种加工过程通常会导致衍生的高折射率PI膜的颜色和光学透明度变差，这个缺点极大地限制了高折射率PI膜在光学领域的广泛应用。而在聚合物中加入庞大的砜基团来开发光学透明的高折射率PI薄膜时，PI薄膜的折射率则会明显降低。

因此，如何在赋予PI薄膜高折射率的同时，保持其高光学透明性成为微电子及光电子领域广受关注的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高性能无色透明聚酰亚胺薄膜及制备方法，其能有效解决现有技术存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种高性能无色透明聚酰亚胺薄膜及制备方法，将聚酰亚胺树脂溶解于有机溶剂中得到PI溶液，而后将PI溶液涂覆在干净的玻璃板上，升温固化制得聚酰亚胺薄膜，