[发明专利]一种折射率可调控的无色透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于功能性薄膜技术领域，具体涉及一种折射率可调控的无色透明聚酰亚胺薄膜，包括聚酰亚胺本体，所述聚酰亚胺本体内均匀分散有添加剂，所述添加剂为表面包覆碳酸锌的纳米氧化锌；所述纳米氧化锌的粒径为20‑120nm，所述碳酸锌的包覆厚度为3‑25nm；所述添加剂的重量占聚酰亚胺薄膜总重量的0.5wt％‑18wt％。本发明的有益效果：通过在无色透明聚酰亚胺薄膜中选用非轴对称结构形貌及特定性能参数的纳米氧化锌颗粒填料，使所得聚酰亚胺薄膜在兼具较优异机械性能、热学性能(收缩率、热膨胀系数等)、绝缘性能(电气强度、介电常数等)的同时，进一步实现了无色透明聚酰亚胺薄膜可控的折射率及较低的双折射参数，更能满足市场的需求，扩大产品应用领域。

技术领域

本发明属于功能性薄膜技术领域，具体涉及一种折射率可调控的无色透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

未来光电器件的发展逐渐呈现出轻质化、大型化、超薄化和柔性化的趋势，作为传统透明基板材料的玻璃已经无法满足未来柔性封装技术的发展要求，高透明性聚合物材料由于具有透明、柔韧、质轻、高耐冲击性等优点，已成为未来柔性光电封装基板材料的首选。聚酰亚胺薄膜具有优异的耐热稳定性，可满足光电器件加工过程中电极薄膜沉积和退火处理等高温制程的要求，故而发展高透明性聚酰亚胺材料成为研究的重点。传统的聚酰亚胺薄膜由于其高的芳香环密度而呈现褐色或黄色，其可见光(波长400nm-700nm)范围内透过率低，且由于其同时具有高的双折射率而严重限制了其在先进光电领域应用，如光通讯领域中的光波导材料、光电封装材料、光伏材料、非线性光学材料、光折边材料、光电材料以及液晶显示领域的取向膜材料等。

现有无色透明聚酰亚胺薄膜制备技术主要是通过引入含氟基团、大体积取代基、脂环结构、主链弯曲结构、不对称结构及减少共轭双键结构等单体，避免或减少共轭单元，减少分子内或分子间的传荷作用，改善聚酰亚胺薄膜的透光率和透明度。目前国内外研究人员均是采用上述结构单体并相互组合研制新配方，通过嵌段、化学聚合等方法制备高透光率、高模量、相对较高玻璃化温度(Tg)和相对较低CTE、低热收缩率的无色透明聚酰亚胺薄膜，但是薄膜综合性能改进均有所限制，比如存在雾度较高、折射率较低、双折射较高、表面硬度较低等缺陷问题。即使通过对聚合单体和溶剂进行精制预处理后再实施聚合，但其综合性能改善也是大大受限。另外现有技术中通过分子结构设计引入一些高摩尔折射率基团即增加刚性链段赋予其高折射率的同时，也赋予其高耐热稳定性、高力学性能和介电特性，采用此类方法虽然可以进一步提高聚酰亚胺的折射率，但其提高有限，同时刚性链段引入过多则会存在双折射增大、透光率降低、黄变指数上升等异常。再者，由于过多留存柔性链节，聚酰亚胺的热稳定性和力学性能有一定下降。如何拓展聚酰亚胺薄膜的应用领域(特别是在太阳能电池、液晶显示器和光电集成电路等领域)，进一步改善无色透明聚酰亚胺薄膜的光学特性(如降低雾度、提高折射率、减小双折射、增强本征表面硬度等)，是目前研究人员亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种折射率可调控的无色透明聚酰亚胺薄膜，通过在聚酰胺酸树脂溶液中添加非轴对称结构形貌纳米氧化锌，以挤出流涎、双向拉伸、高温亚胺化和定型处理等成型工艺制得无色透明聚酰亚胺薄膜，并通过选取经碳酸锌表面包覆且具有特定参数的氧化锌调控透明聚酰亚胺薄膜的折射率并兼具低雾度、低双折射等光学特性。本法所制得无色聚酰亚胺薄膜产品在保持薄膜原有高透明度、力学性能及耐热性能的同时，有效提升薄膜本征表面硬度＞3.8H、双折射≤0.02、雾度≤0.2％且折射率范围控制在1.68-1.88的光学特性，实现了无色透明聚酰亚胺薄膜在光学领域中多方面的应用。

本发明提供了一种折射率可调控的无色透明聚酰亚胺薄膜，包括聚酰亚胺本体，所述聚酰亚胺本体内均匀分散有添加剂，所述添加剂为表面包覆碳酸锌的纳米氧化锌；

所述纳米氧化锌的粒径为20-120nm，所述碳酸锌的包覆厚度为3-25nm；

所述添加剂的重量占聚酰亚胺薄膜总重量的0.5wt％-18wt％；