[发明专利]氘代含氟聚酰亚胺、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺薄膜及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氘代含氟聚酰亚胺、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺薄膜及制备方法和应用，属于高分子材料技术领域，该氘代含氟聚酰亚胺包含下述所示的重复单元：式中，X代表含氟的碳原子数为4～40的具有脂环结构的4价的基团，Y代表氘代的碳原子数为6～40的具有芳香族环的2价的基团。本发明通过采用含氟的脂环族的二酐单体与氘代的芳香二胺单体来制备聚酰亚胺，其在半脂环结构的基础上引入氟原子可提高聚酰亚胺的透明性，氘代结构中的C‑D键代替了传统聚酰亚胺中的C‑H键，减少了分子内和分子链间产生的电荷转移络合物，破坏了分子链的紧密堆积，更进一步改善了聚酰亚胺的透明性，同时也改善了聚酰亚胺薄膜的线性热膨胀系数。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种氘代含氟聚酰亚胺、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺薄膜及制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着先进信息社会的到来，光学通信领域的诸如光纤和光波导等光学材料以及显示器领域的液晶取向膜和滤色器用保护膜的发展正在取得进展。传统的透明基板材料通常使用的是透明聚合物材料和玻璃。由于玻璃的易碎特性导致其在大型化和薄型化应用时搬运和加工困难，并且难以自由弯折，因此玻璃无法满足柔性封装技术的发展要求。其他透明高分子材料，例如聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜等，尽管具有优异的光学透明性，但是其耐热性较差，无法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工艺的要求。

无色透明聚酰亚胺薄膜具有耐热性好、光透过率高和线性热膨胀系数低等优异的性能，且具有优异的柔性，可以用作透明基板材料代替玻璃。传统的聚酰亚胺薄膜为黄色，光学透过性较差，这严重限制了其在光学领域的应用。聚酰亚胺为黄色被认为是由于在大分子主链中交替的二酐残基羰基中的吸电子作用和二胺残基的给电子作用产生的分子内与分子间的电荷转移络合物(CTC)所引起的。这样给电子能力越强的二胺与吸电子能力越强的二酐聚合物所形成的聚酰亚胺的颜色越深。改变分子结构降低或消除电荷转移复合物的形成，就可以获得浅色甚至无色的聚酰亚胺薄膜。因此提高膜的透明性的方法相继被提出，例如：在聚合物分子链中引入含氟取代基或侧基、非共平面结构、不对称结构、脂环结构等基团。其中引入含氟基团制备含氟聚酰亚胺的研究备受关注，另外利用原则上不形成电荷转移复合物的半脂环或全脂环的聚酰亚胺来提高透明性的方法也常被提出。然而无论是引入含氟基团还是半脂环结构都会使聚酰亚胺薄膜的线性热膨胀系数较高，聚酰亚胺薄膜与导电材料之间的线性热膨胀系数差异大，导致在电路板的形成过程中就会出现诸如翘曲增多的问题。特别的，存在不能容易的形成在显示器等中使用精细电路的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种氘代含氟聚酰亚胺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种氘代含氟聚酰亚胺，其包含下述式I所示的重复单元：

式中，X代表含氟的碳原子数为4～40的具有脂环结构的4价的基团，Y代表氘代的碳原子数为6～40的具有芳香族环的2价的基团；所述氘代含氟聚酰亚胺由含氟脂肪族二酐单体和氘代芳香族二胺单体经过聚合反应制备得到。

优选的，所述含氟脂肪族二酐单体的结构式为以下结构式X1～X24中的任意一种：

优选的，所述氘代芳香族二胺单体的结构式为以下结构式Y1～Y36中的任意一种：

式中，D(x)表示苯环被x个氘原子取代，x为1～4的整数。

本发明实施例的另一目的在于提供一种部分或全部包含上述的氘代含氟聚酰亚胺的聚酰亚胺前体。