[发明专利]光学透明的聚酰亚胺

说明书

本发明提供了新型的聚酰亚胺，其相对于常规聚酰亚胺，具有高脂族单体含量和改善的光学性能和溶解度。本发明还提供了制备所述聚酰亚胺的方法、引入所述聚酰亚胺的制品及其制备方法，以及使用所述聚酰亚胺的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月5日提交的美国临时申请第62/568,745号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

关于联邦资助的研究与开发下作出的发明权利的声明

本发明是根据DARPA授予的第HR0011-15-9-0014号协议，在政府支持下完成的。政府享有本发明的某些权利。

技术领域

本发明总体上涉及由脂族多胺和二酐构成的透明且光学透明的聚酰亚胺。

背景技术

大多数常规聚酰亚胺是在UV-可见光谱中光学透明性降低的高度着色材料。因此，这种聚酰亚胺不适合作为光学材料用于涉及光通信和光学计算中光波导的应用，且不适合作为柔性基材或作为有机发光二极管(OLED)和有源矩阵液晶(AM-LCD)显示器的部件。这些聚酰亚胺的另一个限制是它们不适合作为UV固化涂料和粘合剂的透明基材，因为它们的UV吸收干扰用于UV固化涂料和粘合剂的光引发剂的效率。

这种聚酰亚胺的另一个限制是它们是高度刚性的聚合物，因此是相对不溶的。这种限制要求将聚酰胺酸聚酰亚胺前体溶液加工成聚合物材料(如薄膜)。然后在超过200℃的温度下，将该聚合物材料热转化为不溶性聚酰亚胺。这种高温转化阻止这些聚酰亚胺结合到最新的应用中，如柔性电子器件、柔性氢化物电子器件、柔性电路和可穿戴电子器件，所有这些都使用低温处理。

发明内容

本文设想的各种实施方案可包括，但不限于，以下中的一项或多项：

实施方案1：衍生自单体的聚酰亚胺，包括：一种或多种脂族多胺；和一种或多种脂肪族二酐或其四羧酸、一种或多种芳族二酐或其四酸，或其混合物，其中所述一种或多种脂族二酐或其四羧酸选自：2,3,4,5-四氢呋喃四羧酸二酐；5-(2,5-二氧代四氢呋喃)-3-甲基-3-环己烷-1,2-二羧酸二酐；1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐(H-PMDA)；3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸；以及3,3',4,4'-二环己基四羧酸二酐(H-BPDA)；并且其中所述聚酰亚胺在400纳米及以上具有至少60％的光学透射率。

实施方案2：根据实施方案1所述的聚酰亚胺，其中所述一种或多种脂族多胺选自：1,2-二氨基乙烷(1,2-DAE)；1,3-二氨基丙烷(1,3-DAP)；1,4-二氨基丁烷(1,4-DAB)；1,5-二氨基戊烷(1,5-DAP)；1,6-二氨基己烷(1,6-HMDA)；1,7-二氨基庚烷；1,8-二氨基辛烷；1,9-二氨基壬烷；1,10-二氨基癸烷；1,11-二氨基十一烷；1,12-二氨基十二烷；N-(3-氨基丙基)-1,4-丁二胺，N,N'-双(3-氨基丙基)-1,4-丁二胺；N-(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺；以及N1-(3-(3-氨基丙基氨基)丙基)丁烷-1,4-二胺。

实施方案3：衍生自单体的聚酰亚胺，包括：一种或多种脂族多胺；和一种或多种脂族二酐或其四羧酸、一种或多种芳族二酐或其四酸，或其混合物，其中所述一种或多种脂族多胺选自：1,2-二氨基乙烷(1,2-DAE)；1,5-二氨基戊烷(1,5-DAP)；1,6-二氨基己烷(1,6-HMDA)；1,7-二氨基庚烷；1,8-二氨基辛烷；1,9-二氨基壬烷；1,11-二氨基十一烷；1,12-二氨基十二烷；N-(3-氨基丙基)-1,4-丁二胺，N,N'-双(3-氨基丙基)-1,4-丁二胺；N-(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺；以及N1-(3-(3-氨基丙基氨基)丙基)丁烷-1,4-二胺；并且其中所述聚酰亚胺在400纳米及以上具有至少60％的光学透射率。

实施方案4：根据实施方案1-3中任一项所述的聚酰亚胺，其中所述聚酰亚胺包括所述一种或多种芳族二酐，其当量重量百分比不超过50％。