本發(fā)明涉及高分子材料，尤其涉及一種聚酰胺酰亞胺聚合物、其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近幾年來，在現(xiàn)代光學(xué)電子領(lǐng)域中，對聚合物光學(xué)薄膜的要求愈發(fā)提高，相比于傳統(tǒng)的無機(jī)玻璃基板的易碎、質(zhì)量重等問題，作為基板材料的無色透明聚酰亞胺(cpi)薄膜憑借其在高溫條件下有著較好的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性，以及具有良好的光學(xué)性能和力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于觸摸屏、柔性顯示器、柔性印刷電路板等光電器件的制造中。聚酰亞胺的優(yōu)異性能大多源于二酐與二胺單體之間的強(qiáng)電荷轉(zhuǎn)移(ct)作用，而這一作用也使聚酰亞胺強(qiáng)烈的吸收可見光，使顏色呈現(xiàn)黃色至深棕色，傳統(tǒng)上的聚酰亞胺薄膜由于顏色原因大大影響了在光電領(lǐng)域中的使用，因此，改善聚酰亞胺薄膜的光學(xué)性能成了現(xiàn)在的熱門問題。另外，在電子器件中，聚合物基材在高溫下會(huì)出現(xiàn)明顯的熱膨脹/收縮，從而導(dǎo)致微小部件的錯(cuò)位、粘著失效等嚴(yán)重問題，因此提高聚合物的尺寸穩(wěn)定性也尤為重要。

2、目前，提高尺寸穩(wěn)定性最直接的方法就是減少熱膨脹系數(shù)，但同時(shí)很難獲得優(yōu)良的光學(xué)透過性和低熱膨脹系數(shù)兩種特性，即：能夠提高聚合物熱穩(wěn)定性往往會(huì)降低薄膜的光學(xué)性能。因此，獲得低熱膨脹系數(shù)且有一定力學(xué)性能的無色透明聚酰亞胺薄膜仍是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究熱點(diǎn)。

3、綜上所述，在微電子以及光學(xué)電子等高新技術(shù)領(lǐng)域中，改善傳統(tǒng)的聚酰亞胺薄膜，提高光學(xué)透過率，降低熱膨脹系數(shù)，研究制備耐高溫高強(qiáng)的無色透明聚酰亞胺薄膜產(chǎn)品是當(dāng)下的迫切需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種聚酰胺酰亞胺聚合物、其制備方法及應(yīng)用，本發(fā)明提供的聚酰胺酰亞胺聚合物制得的聚酰胺酰亞胺薄膜在具有良好光學(xué)透過率的同時(shí)還能保持低的熱膨脹系數(shù)和較優(yōu)的力學(xué)性能。

2、本發(fā)明提供了一種聚酰胺酰亞胺聚合物，具有式ⅰ所示的結(jié)構(gòu)；

3、

4、式ⅰ中，x、y均為整數(shù)，25≤x≤500，50≤y≤750。

5、本發(fā)明還提供了一種聚酰胺酰亞胺聚合物的制備方法，包括以下步驟：

6、a)在保護(hù)氣的氣氛下，將2,2'-二(三氟甲基)二氨基聯(lián)苯二胺單體、非質(zhì)子極性溶劑和5,5'-(1,4-亞苯基)雙[六氫化-4,7-甲醇異苯并呋喃-1,3-二酮]酸酐單體混勻，得到第一混合液；

7、b)將第一混合液與對苯二甲酰氯在冰水浴的環(huán)境下混勻，并在室溫下進(jìn)行反應(yīng)；

8、c)將步驟b)反應(yīng)后的體系、脫水催化劑和酰亞胺化劑混合，進(jìn)行化學(xué)亞胺化反應(yīng)；

9、d)將步驟c)反應(yīng)后的體系與沉淀劑混合進(jìn)行沉淀，得到具有式ⅰ所示結(jié)構(gòu)的聚酰胺酰亞胺聚合物；

10、

11、式ⅰ中，x、y均為整數(shù)，25≤x≤500，50≤y≤750。

12、優(yōu)選的，2,2'-二(三氟甲基)二氨基聯(lián)苯二胺單體、5,5'-(1,4-亞苯基)雙[六氫化-4,7-甲醇異苯并呋喃-1,3-二酮]酸酐單體和對苯二甲酰氯的摩爾比為1：0.1～1：0～0.9；且對苯二甲酰氯的摩爾量不為0。

13、優(yōu)選的，所述非質(zhì)子極性溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、間甲酚或二甲基亞砜；

14、所述保護(hù)氣為氮?dú)狻?/p>

15、優(yōu)選的，步驟b)中，所述反應(yīng)的時(shí)間為10～14h。

16、優(yōu)選的，所述脫水催化劑包括乙酸酐、丙酸酐、苯甲酸酐和三氟乙酸酐中的至少一種；所述酰亞胺化劑包括吡啶、甲基吡啶、喹啉和異喹啉中的至少一種；

17、所述脫水催化劑、酰亞胺化劑與5,5'-(1,4-亞苯基)雙[六氫化-4,7-甲醇異苯并呋喃-1,3-二酮]酸酐單體的摩爾比為3～9：3～9：0.5～1.5。

18、優(yōu)選的，步驟c)中，所述化學(xué)亞胺化反應(yīng)的溫度為室溫，時(shí)間為10～14h。

19、優(yōu)選的，步驟d)中，所述沉淀劑包括甲醇、乙醇、異丙醇和水中的至少一種。

20、本發(fā)明還提供了一種聚酰胺酰亞胺薄膜，所述聚酰胺酰亞胺薄膜由上文所述的聚酰胺酰亞胺聚合物或上文所述的制備方法制得的聚酰胺酰亞胺聚合物制備得到。

21、本發(fā)明還提供了一種聚酰胺酰亞胺薄膜的制備方法，包括以下步驟：

22、將鑄膜液均勻涂覆在基板上，除去溶劑后，脫膜烘干，得到聚酰胺酰亞胺薄膜；

23、所述鑄膜液由聚酰胺酰亞胺聚合物和非質(zhì)子極性溶劑混合得到；

24、所述聚酰胺酰亞胺聚合物為上文所述的聚酰胺酰亞胺聚合物或上文所述的制備方法制得的聚酰胺酰亞胺聚合物。

25、優(yōu)選的，所述非質(zhì)子極性溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、間甲酚或二甲基亞砜；

26、所述鑄膜液的固含量為5％～20％；

27、除去溶劑的方法為升溫除去溶劑；

28、所述升溫的方法包括：

29、先升溫至50～80℃保持6～8h，再升溫至100～120℃保持1～2h，再升溫至150～170℃保持1～2h，再升溫至200～220℃保持1～2h，最后升溫至250～270℃保持1～2h。

30、本發(fā)明采用具有式ⅰ所示結(jié)構(gòu)的聚酰胺酰亞胺聚合物制得聚酰胺酰亞胺薄膜，所述聚酰胺酰亞胺聚合物以2,2'-二(三氟甲基)二氨基聯(lián)苯(tfmb)為二胺單體，以5,5'-(1,4-亞苯基)雙[六氫化-4,7-甲醇異苯并呋喃-1,3-二酮](bzda)為酸酐單體，將其與對苯二甲酰氯(tpc)以不同比例和tfmb共聚合成，制備得到聚酰胺酰亞胺聚合物(pai)，進(jìn)而制得聚酰胺酰亞胺薄膜。本發(fā)明制備的pai薄膜具有較高的可見光透過率，400nm處透光率在85％以上，具有較優(yōu)的尺寸穩(wěn)定性(cte值最低可達(dá)23ppm?k-1)和力學(xué)性能，且在多數(shù)有機(jī)溶劑中均有良好的溶解性，便于加工處理，在光電領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種聚酰胺酰亞胺聚合物，具有式ⅰ所示的結(jié)構(gòu)；

2.一種聚酰胺酰亞胺聚合物的制備方法，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，2,2'-二(三氟甲基)二氨基聯(lián)苯二胺單體、5,5'-(1,4-亞苯基)雙[六氫化-4,7-甲醇異苯并呋喃-1,3-二酮]酸酐單體和對苯二甲酰氯的摩爾比為1：0.1～1：0～0.9；且對苯二甲酰氯的摩爾量不為0。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述非質(zhì)子極性溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、間甲酚或二甲基亞砜；

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟b)中，所述反應(yīng)的時(shí)間為10～14h。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述脫水催化劑包括乙酸酐、丙酸酐、苯甲酸酐和三氟乙酸酐中的至少一種；所述酰亞胺化劑包括吡啶、甲基吡啶、喹啉和異喹啉中的至少一種；

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟c)中，所述化學(xué)亞胺化反應(yīng)的溫度為室溫，時(shí)間為10～14h。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟d)中，所述沉淀劑包括甲醇、乙醇、異丙醇和水中的至少一種。

9.一種聚酰胺酰亞胺薄膜，所述聚酰胺酰亞胺薄膜由權(quán)利要求1所述的聚酰胺酰亞胺聚合物或權(quán)利要求2～8任意一項(xiàng)所述的制備方法制得的聚酰胺酰亞胺聚合物制備得到。

10.一種聚酰胺酰亞胺薄膜的制備方法，包括以下步驟：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述非質(zhì)子極性溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、間甲酚或二甲基亞砜；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚酰胺酰亞胺聚合物、其制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明采用具有式Ⅰ所示結(jié)構(gòu)的聚酰胺酰亞胺聚合物制得聚酰胺酰亞胺薄膜，所述聚酰胺酰亞胺聚合物以2,2'?二(三氟甲基)二氨基聯(lián)苯為二胺單體，以5,5'?(1,4?亞苯基)雙[六氫化?4,7?甲醇異苯并呋喃?1,3?二酮]為酸酐單體，將其與對苯二甲酰氯以不同比例和2,2'?二(三氟甲基)二氨基聯(lián)苯共聚合成，制得聚酰胺酰亞胺聚合物，進(jìn)而制得聚酰胺酰亞胺薄膜。本發(fā)明制備的PAI薄膜具有較高的可見光透過率，較低的熱膨脹系數(shù)和力學(xué)性能，且在多數(shù)有機(jī)溶劑中均有良好的溶解性，便于加工處理，在光電領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭澤軍,閻敬靈,張夢茹,王震
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19