一种高透光率高耐热性聚酰亚胺材料的制备制造技术

本发明专利技术提供了一种同时具有高透光率和高耐热性的聚酰亚胺薄膜的制备方法。该方法主要合成了一种新型含氟含酮基二酐二(6'

【技术实现步骤摘要】
一种高透光率高耐热性聚酰亚胺材料的制备


[0001]本专利技术涉及聚酰亚胺材料改性领域，具体涉及到一种高透光率、高耐热性聚酰亚胺材料的制备。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺最早在1908年被合成出来，其分子主链上含有大量的酰亚胺环，使其综合性能极其优异，处在聚合物性能金字塔的顶端，已被广泛应用于微电子、医学材料、航空航天等领域。但传统聚酰亚胺材料已无法满足时代快速发展带来的更高要求，其性能需被改性。
[0003]近年来，光通信领域发展迅速，OLED显示技术、太阳能基板等具有广阔的市场前景。作为其核心材料的聚酰亚胺薄膜，其光学性能需得到进一步提升。由于传统聚酰亚胺中存在大量的电荷转移络合物，其薄膜大都带有颜色，抑制了其在高透光领域的应用。氟元素具有电负性高的特点，将其引入聚酰亚胺中，可有效抑制电荷转移络合物的形成，大大提升聚酰亚胺薄膜的光学性能，满足OLED显示等领域对透光率的要求。但氟元素的引入也会带来弊端，会使其耐热性大打折扣。非线性光学材料作为信息时代的关键材料，含氟聚酰亚胺可大大降低其光损耗，但其加工过程需在高温下进行，因此平衡聚酰亚胺的耐热性和透明性是必须考虑的因素。通过引入酮基，可改善聚酰亚胺材料的耐热性并满足用于非线性光学材料的需求。因此，研发出具有高透光率、高耐热性的聚酰亚胺材料有着重要意义。

技术实现思路

[0004]针对目前OLED显示技术及非线性光学材料对聚酰亚胺材料的要求，本专利技术提供了一种同时具有高透光率和高耐热性的聚酰亚胺材料的制备方法。
[0005]本项目的研究人员发现，要达到本专利技术的目的，可采用如下制备方法：利用双(3
‑
氯苯基)甲酮、3
‑
溴
‑4‑
(三氟甲基)苯基硼酸等原料合成新型含氟含酮基二酐单体二(6'
‑
(三氟甲基)
‑
[1,1':3',3
”‑
三联苯基]‑
3,4
‑
二甲酸酐)甲酮，并将其干燥处理除掉水分。将干燥处理的二胺单体在常温下溶解于极性非质子溶液中。待其完全溶解，利用冰水浴将体系温度控制为5
‑
10℃，按二分之一加料法分五次加入二(6'
‑
(三氟甲基)
‑
[1,1':3',3
”‑
三联苯基]‑
3,4
‑
二甲酸酐)甲酮及其它二酐单体。待最后一次加药完成，继续搅拌10小时，得到具有一定粘度的聚酰胺酸溶液。将所得聚酰胺酸溶液真空除泡0.5小时，随后涂于玻璃板或钢板上，厚度调至35微米左右，在80
‑
150℃下除去溶剂，在180
‑
300℃之间进行亚胺化处理。待亚胺化完成后，降至室温，放于80℃恒温水浴锅中水煮脱模，即可得到同时具有高透光率和高耐热性的聚酰亚胺薄膜。
[0006]在制备过程中，如权利要求1所述的新型含氟含酮基二酐单体二(6'
‑
(三氟甲基)
‑
[1,1':3',3
”‑
三联苯基]‑
3,4
‑
二甲酸酐)甲酮，其特征在于，其用量是二酐单体总摩尔数的10％
‑
30％，二酐总摩尔数与二胺总摩尔数的比在1.015：1左右，且固含量(二酐与二胺全部单体的总质量占聚酰胺酸总质量的百分比)为20％至25％。所用的极性非质子溶剂是N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮或N,N
‑
二甲基甲酰胺中的一种。二胺单体是4,4'
‑
二氨基苯基醚、对苯二胺、4,4'
‑
二氨基二联苯、2,2'
‑
双(三氟甲基)
‑
4,4'
‑
二氨基联苯、2,2'
‑
双(三氟甲基)
‑
4,4'
‑
二氨基苯基醚、4,4'
‑
二氨基二苯甲烷、2,2
‑
双[4
‑
(3
‑
氨基苯氧基)苯基]丙烷、3,3'
‑
二氨基二苯砜、4,4
‑
(六氟异丙基)双(对苯氧基)二苯胺中的一种或几种。其它二酐单体是2,3,3',4
‑
联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'
‑
二苯甲酮四酸二酐、均苯四甲酸二酐、4,4'
‑
六氟异丙基邻苯二甲酸酐、3,3',4,4'
‑
联苯四羧酸二酐中的一种或几种。
[0007]本专利技术的有益效果：由于合成的新型二酐单体中存在含氟基团，抑制了电荷转移络合物的形成，使所得聚酰亚胺材料的光透过率大大提升，可满足OLED显示技术等领域的要求。同时，合成的二酐单体中还存在酮基，改善了含氟基团对聚酰亚胺材料耐热性的影响，可满足用于非线性光学材料的要求。
附图说明
[0008]其中：
[0009]图1为专利技术示意反应流程图。
具体实施方式
[0010]为使本专利技术实现的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。
[0011]实施例1
[0012]将干燥处理的4,4'
‑
二氨基苯基醚和对苯二胺在常温下溶解于极性非质子溶液中，其摩尔比为5：5。加入N,N
‑
二甲基乙酰胺，室温下搅拌溶解约0.5小时。待其完全溶解，通过冰水浴将体系温度调至5
‑
10℃，按二分之一加料法分五次加入二(6'
‑
(三氟甲基)
‑
[1,1':3',3
”‑
三联苯基]‑
3,4
‑
二甲酸酐)甲酮和均苯四甲酸二酐，其摩尔比为1：9。待最后一次加药完成，继续搅拌10小时，并通过溶剂将固含量控制在20％，得到具有一定粘度的含氟聚酰胺酸溶液。将所得聚酰胺酸溶液真空除泡0.5小时，随后涂于玻璃板上，湿膜厚度调至35微米左右，分别在在80℃、120℃和150℃下热处理1小时除去溶剂，分别在180℃、210℃、240℃、270℃和300℃下亚胺化处理1小时。待亚胺化完全，降至室温，水煮脱膜，即可得到本专利技术所述的同时具有高透光率和高耐热性的聚酰亚胺薄膜，其干膜厚度为25微米。
[0013]实施例2
[0014]将干燥处理的4,4'
‑
二氨基苯基醚和对苯二胺在常温下溶解于极性非质子溶液中，其摩尔比为5：5。加入N,N
‑
二甲基乙酰胺，室温下搅拌溶解约0.5小时。待其完全溶解，通过冰水浴将体系温度调至5
‑
10℃，按二分之一加料法分五次加入二(6'
‑
(三氟甲基)
‑
[1,1':3',3
”‑
三联苯基]‑
3,4
‑
二甲酸酐)甲酮和均苯四甲酸二酐，其摩尔比为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高透光率同时具有高耐热性的聚酰亚胺薄膜制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：利用双(3
‑
氯苯基)甲酮、3
‑
溴
‑4‑
(三氟甲基)苯基硼酸等原料合成新型含氟含酮基二酐单体二(6'
‑
(三氟甲基)
‑
[1,1':3',3
”‑
三联苯基]
‑
3,4
‑
二甲酸酐)甲酮，并将其干燥处理除掉水分。将干燥处理的二胺单体在常温下溶解于极性非质子溶液中。待其完全溶解，利用冰水浴将体系温度控制为5
‑
10℃，按二分之一加料法分五次加入二(6'
‑
(三氟甲基)
‑
[1,1':3',3
”‑
三联苯基]
‑
3,4
‑
二甲酸酐)甲酮及其它二酐单体。待最后一次加药完成，继续搅拌10小时，得到具有一定粘度的聚酰胺酸溶液。将所得聚酰胺酸溶液真空除泡0.5小时，随后涂于玻璃板或钢板上，厚度调至35微米左右，在80
‑
150℃下除去溶剂，在180
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300℃之间进行亚胺化处理。待亚胺化完成后，降至室温，放于80℃恒温水浴锅中水煮脱模，即可得到同时具有高透光率和高耐热性的聚酰亚胺薄膜。2.如权利要求1所述的一种高透光率同时具有高耐热性的聚酰亚胺薄膜制备方法，其特征在于，所述的新型含氟含酮基二酐单体二(6'
‑
(三氟甲基)
‑
[1,1':3',3
”‑
三联苯基]
‑
3,4
‑
二甲酸酐)甲酮的制备，采用以下步骤合成：在氮气保护下，将双(3
‑
氯苯基)甲酮(1.00g,4.0mmol)、3
‑
溴
‑4‑
(三氟甲基)苯基硼酸(2.58g,9.6mmol)、Pd(PPh3)2Cl2(57.60mg,0.08mmol)和PPh3(41.60mg,0.16mmol)加入到装有甲苯(60mL)和水(20mL)的反应瓶中。混合后加热回流反应24小时。反应完成后，将体系冷却，用旋转蒸发器除去甲苯。用二氯甲烷萃取，所得有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。以石油醚
‑
二氯甲烷为洗脱剂，经柱层析纯化得到中间体A(2.03g,3.24mmol)，收率81.1％。在氮气保护下，将中间体A(1.89g,3.0mmol)、3,4
‑
二甲基苯基硼酸(1.08g,7.2mmol)、Pd(PPh3)2Cl2(43.50mg,0.06mmol)和PPh3(31.50mg,0.12mmol)加入到装有甲苯(50mL)和水(16mL)的反应瓶中。混合后加热回流反应24小时。反应完成后，将体系冷却，用旋转蒸发器除去甲苯。用二氯甲烷萃取，所得有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。以石油醚
‑
二氯甲烷为洗脱剂，经柱层析纯化得到二酐中间体B(1.44g,2.13mmol)，收率71.1％。在氮气保护下，将二酐中间体B(1.36g,2.0mmol)、高锰酸钾(3.16g,20.0mmol)加...

【专利技术属性】
技术研发人员：程思瑶，徐勇，董伟，赵明，应欣彤，王浩，许华荣，王瑞雪，周俊超，孙宇乾，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：