[发明专利]一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及聚合物薄膜的技术领域，具体地说，涉及一种聚酰亚胺薄膜。所述聚酰亚胺薄膜为低热膨胀、无色透明薄膜，以刚性芳香族二胺和含氟芳香族二胺的混合物、刚性芳香族四酸二酐和含氟芳香族四酸二酐混合物为原料，混合获得树脂溶液后经亚胺化、后处理得到。本发明的聚酰亚胺薄膜不但具有优良的透明性，同时具有低热膨胀性、高模量、高玻璃化转变温度等优点，可较好应用于柔性光电显示基板、柔性印制电路板或电子封装基板等。本发明还涉及所述聚酰亚胺薄膜的制备方法及其用途。

技术领域

本发明涉及聚合物薄膜的技术领域，具体地说，涉及一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法和用途。

背景技术

芳香族聚酰亚胺(PI)薄膜具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高绝缘、低介电常数和低介电损耗、力学性能优异等优点，在柔性印制电路、柔性光电显示、航天航空、半导体制造与封装等高技术领域获得了广泛应用。典型应用包括IC芯片表面钝化、多层互联结构的层间绝缘、先进微电子封装的封装基板信号线分配、微焊球的制球工艺、塑封电路的应力缓冲内涂保护层膜、液晶平板显示器的制造工艺等方面。近年来,随着柔性光电显示技术的快速发展，电子产业对无色透明聚酰亚胺薄膜的应用需求非常迫切。

由于树脂主链结构中及主链结构间的电荷相互作用，传统芳香族聚酰亚胺薄膜一般都呈黄色或黄褐色。通过在树脂主链结构中引入大体积的侧链、引入含氟基团、引入柔性链段等，以破坏树脂的电荷相互作用，可以实现芳香族聚酰亚胺薄膜的无色透明化。

Anne K.St.Clair等(US4,595,548)公开了一种无色透明聚酰亚胺薄膜，将含芳醚或芳硫醚的芳香族四酸二酐与含间位取代或邻,对位取代的芳香族二胺通过缩聚反应形成没有链间电荷相互作用的聚酰胺酸树脂溶液，然后将其涂膜，高温亚胺化后得到无色透明聚酰亚胺薄膜。Gary L.Deets等(US6,232,428)公开了一种无色透明的聚酰亚胺薄膜，该薄膜由芳香族四酸二酐和对位取代的芳香族二胺通过缩聚反应形成的聚酰胺酸树脂溶液经涂膜后高温亚胺化而成。范琳等(CN201210103787.5)公开了一种无色高透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，将脂环族的二酐和含砜基芳香族二胺通过缩聚反应形成半芳香族聚酰胺酸树脂，再通过热亚胺化形成半芳香聚酰亚胺薄膜。该薄膜具有优异的光学透明性，可实现薄膜在高厚度下(≥100μm)的无色透明性，初始透光波长在300nm以下，在可见光区透光率≥90％。陆庆华等(CN201810397632.4)公开了一种无色透明聚酰亚胺薄膜的制备方法；将芳香族四酸二酐与脂环族四酸二酐组成的混合物与含氟芳香族二胺通过缩聚反应形成聚酰胺酸溶液，将其涂覆在玻璃板衬底表面上，置于真空烘箱中加热至270℃除去溶剂并进行热亚胺化反应，降温后得到透明聚酰亚胺薄膜。宇平等(CN201810688078.5)公开了一种全芳香族无色透明薄膜的制备方法；将带有三氟甲基侧基和中间醚键连接的二胺单体和中间含有醚键且异构的二酐单体通过缩聚反应合成聚酰胺酸溶液，再利用化学亚胺化法合成了热塑性的聚酰亚胺材料，最后经过溶解、涂膜及挥发溶剂制得了聚酰亚胺薄膜。杨露等(CN201710583631.4)公开了一种无色透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，将芳香族四酸二酐和芳香族二胺按克分子比为1:1通过缩聚反应形成聚酰胺酸树脂溶液，然后加入亚胺化试剂，经混合、脱泡、涂膜后，加热亚胺化得到聚酰亚胺薄膜，其玻璃化转变温度(Tg)最高达298℃,透光率(450nm)最高达95％。Chul Ha Ju等(US 9,061,474 B2)公开了一种可提高透明聚酰亚胺薄膜拉伸强度的方法，将芳香族四酸二酐混合物与含氟芳香族二胺通过共聚反应形成聚酰胺酸树脂溶液，加入有机硅树脂后，经涂膜、高温亚胺化反应形成的透明聚酰亚胺薄膜，其撕裂强度最高达到184.6N/mm，热膨胀系数(50-250℃)最低至40.93ppm/℃。

上述公开的无色透明聚酰亚胺薄膜，有些虽然具有优良的透明性，但其热膨胀系数较高(≥40.93ppm/℃)，另外一些虽然薄膜具有优良的透明性，但其玻璃化转变温度较低(≤300℃)。上述透明聚酰亚胺薄膜与金属(如铜箔)复合形成的挠性印制电路或与透明氧化物电极(如氧化铟(ITO)等)形成的透明光电基板，经高低温环境冲击后易产生翘曲、变形、甚至分层脱落，严重制约其在柔性印制电路和柔性光电显示领域的实际使用。