[发明专利]一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法，具体公开了其通过以下方法制备获得：1)以含氟二胺单体和二酐单体通过聚合获得聚酰胺酸前驱液；2)向聚酰胺酸前驱液中添加催化剂，进行化学亚胺化反应，然后倒入醇溶剂中析出，制备含端酸酐官能团的聚酰亚胺树脂；3)将聚酰亚胺树脂溶解后加入桥联化合物进行反应；4)将成膜液用匀胶机涂覆成膜，再将薄膜热亚胺化处理制得聚酰亚胺薄膜；其中，桥联化合物选自N((CH₂)_nNH₂)₃所示的化合物，n＝2‑5。本发明的薄膜透明度高，介电常数低，力学性能优异。

技术领域

本发明属于高分子薄膜技术领域，具体涉及一种透明、低介电常数、力学性能优异的聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是近半个世纪研究开发出的芳香聚合物工程塑料，由于具有优异的热稳定性、机械强度、耐化学腐蚀性和绝缘性，因而被广泛应用于航天航空、轨道交通、电子封装、化工等领域。通常情况下，聚酰亚胺是由芳香族二酐和芳香族二胺进行液相聚合后，在高温条件下进行脱水酰亚胺化而制备得到。

然而，传统的聚酰亚胺材料由于在聚酰亚胺分子链中残存有大量羰基和氨基，而这两者之间电子的相互作用，使得分子链内、分子链间形成电子络合物，导致聚酰亚胺材料呈现出浅黄或红棕色，光透过率较低，严重制约了其在新兴领域的进一步应用，如柔性薄膜太阳能电池、液晶显示器、柔性AMOLED等。

因此有必要合理设计分子结构，开发出具有高透明度，同时不损失其他性能的聚酰亚胺树脂。当前制备透明聚酰亚胺薄膜最有效的方法是引入含氟基团，中国专利申请CN108517035A公开了一种兼具高透明性和力学性能的含氟PI薄膜及其应用，该研究采用含六氟萘结构的二胺化合物与四羧酸二酸酐反应，制得450nm处透光率91％的透明PI膜。然而含氟基团的引入不仅导致聚酰亚胺树脂热稳定性下降，而且力学性能也会降低。调查发现，当前所开发的含氟基团透明聚酰亚胺薄膜材料，拉伸强度均在130MPa以下。因此，如何合理引入含氟基团、设计分子结构，在提高聚酰亚胺材料透明度、降低其介电常数的同时弥补机械强度减弱的不足，成为亟待解决的难题。

发明内容

为了解决聚酰亚胺薄膜的透明度较低和透明聚酰亚胺薄膜机械性能较差的问题，本发明开发并提供了一种兼有良好机械性能和高透明度的低介电常数聚酰亚胺薄膜的制备方法。

本发明通过先进行化学亚胺化反应，再重新溶解并加入桥联化合物反应后，通过热亚胺化的方法最终制得力学性能增强的高透明度且介电常数低的聚酰亚胺薄膜，弥补了此前含氟透明聚酰亚胺薄膜力学性能较差的缺陷。

本发明一个方面提供了一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，其包括如下步骤：

1)以含氟二胺单体和二酐单体通过聚合获得聚酰胺酸前驱液；

2)向聚酰胺酸前驱液中添加催化剂，进行化学亚胺化反应，然后倒入醇溶剂中析出，制备含端酸酐官能团的聚酰亚胺树脂；

3)将聚酰亚胺树脂溶解后加入桥联化合物进行反应后获得成膜液；

4)将成膜液用匀胶机涂覆成膜，再将薄膜热亚胺化处理制得聚酰亚胺薄膜；

其中，桥联化合物选自N((CH₂)_nNH₂)₃所示的化合物，n＝2-5，优选为3,4或5。