一种聚酰亚胺、含其的薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于光学材料技术领域，提供了一种聚酰亚胺、含其的薄膜及其制备方法和应用。所述聚酰亚胺由二酐和二胺反应制备得到；所述二酐为脂环族二酐和/或芳香族二酐；本发明专利技术选择的具有特殊结构的二酐和二胺共聚得到的聚酰亚胺及含其的薄膜具有低热膨胀系数CTE、低双折射

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺、含其的薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光学材料
，涉及一种聚酰亚胺、含其的薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺是一类兼顾热性能、力学性能与绝缘性能的高分子材料，随着新能源、新显示、新科技领域的柔性显示、柔性电子皮肤、柔性太阳能电池、可穿戴设备、光纤通信等技术的快速发展，聚酰亚胺的光学性能，包括透光率，颜色，折射率，双折射，光学延迟等性能受到关注并成为实现光学器件功能的关键指标。
[0003]在光学性能指标中，双折射率是反映材料各向异性的性能指标，为面内外折射率的差值，而材料的光学延迟则由双折射率与厚度相乘得到，反映材料在一定厚度下的光学延迟程度。对于VR设备的pancake式折叠光路设计，材料透镜的双折射效应导致鬼像；在光纤中，双折射现象是产生图像歪影的直接原因；对于IPS面板，应用不合适的双折射材料时常常出现漏黄光现象；而对于应用在柔性太阳能电池的发展，急需可以替代玻璃的高分子材料以实现柔性、质量轻、易加工等特点，并且与目前广泛商用的刚性非晶硅太阳能相比，柔性太阳能电池在转换效率提高上还存在明显不足，而与各向同性的玻璃基材不同，塑料基材因结构、加工等影响，基本上表现出较大的各向异性和较高的双折射率；此外，因柔性太阳能电池结构设计、加工工艺等要求，对基材的热性能以及可加工性也有较高的要求；普通PET、PEN材料无法满足柔性太阳能基材的性能要求，聚酰亚胺材料因优异的综合性能受到广泛关注。
[0004]通过设计聚酰亚胺的化学结构，降低电荷转移作用，便能够实现透明以及无色的光学性能要求，但聚酰亚胺中含有的苯环及亚胺化等刚性结构有沿平面取向的趋势，特别是聚酰亚胺薄膜一般在基材表面预成型或完全加工成型，使其表现较大的各向异性和双折射率，并且拉伸、亚胺化工艺等都会一定程度的影响双折射率的大小，因此低双折射聚酰亚胺薄膜的设计与制备是急需解决的关键技术问题。
[0005]中国专利技术专利申请CN112759775A公开了采用4,4'
‑
双(3
‑
氨基苯氧基)二苯基砜(mBAPS)、双环[2.2.1]庚烷二甲胺(NBDA)等二胺与六氟二酐(6FDA)或者双酚A二醚二酐(BPADA)反应得到聚酰亚胺前驱物，加入适量的醋酸酐与3
‑
甲基吡啶后，通过控制拉伸工艺与烘烤温度超过Tg温度20℃来实现连续式生产三轴向(xyz)折射率标准差小于0.00120的透明聚酰亚胺膜，但根据报道薄膜的Tg约200
‑
268℃。
[0006]中国专利技术专利申请CN103987763A公开了一种由脂环族二酐、芳族环状二胺和包含自由羧基的芳族二胺制备的热稳定的低双折射共聚聚酰亚胺，薄膜的双折射＜0.001，在聚合物中添加多官能环氧化物制备具有耐NMP溶剂的薄膜，但薄膜的CTE约48
‑
61ppm/K。
[0007]中国专利技术专利申请CN113429785A公开了一种含脂环族二酐、芳香族二酐以及芳香族二酰氯与芳香族二胺缩聚的聚酰亚胺，双折射率为0.008
‑
0.021，但根据报道薄膜的玻璃化转变温度Tg约363
‑
382℃。
[0008]以上技术虽然实现了聚酰亚胺的低双折射特性，但同时存在CTE高、玻璃化转变温度低、溶解性差，不易加工成型的缺陷，因此对于改善聚酰亚胺的双折射特性的工艺仍有待进一步开发。

技术实现思路

[0009]本专利技术针对现有技术中聚酰亚胺的双折射、CTE、玻璃化转变等不理想的问题，提供了一种聚酰亚胺、含其的薄膜及其制备方法和应用，同时实现了聚酰亚胺及其薄膜的低热膨胀系数CTE、低双折射率、高玻璃化转变温度Tg的特性，使其在柔性光学材料领域具有广泛的应用。
[0010]本专利技术的技术方案之一是：
[0011]一种聚酰亚胺，所述聚酰亚胺由二酐和二胺制备得到，所述聚酰亚胺由二酐和二胺反应制备得到。
[0012]所述二酐为脂环族二酐和/或芳香族二酐。
[0013]所述脂环族二酐选自结构A或结构B；所述芳香族二酐选自结构通式C中的化合物，具体如下：
[0014][0015]其中，结构通式C中R1‑
R4独立地选自
‑
H、
‑
F、C1
‑
C3的烷基取代基中的任一种。
[0016]进一步地，所述聚酰亚胺的聚合度≤1000。
[0017]优选地，所述二酐为脂肪族二酐和芳香族二酐。
[0018]进一步优选地，所述二酐为脂环族二酐5
‑
95wt.％和芳香族二酐5
‑
95wt.％。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述二酐为结构A、结构B和结构C中的任一种。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述二酐为结构A和结构C；优选为5
‑
95wt.％的结构A和5
‑
95wt.％的结构C。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述二酐为结构B和结构C；优选为5
‑
95wt.％的结构B和5
‑
95wt.％的结构C。
[0022]所述二胺选自结构D、E、F和G中的一种或多种；
[0023][0024]其中，R1‑
R6独立地选自
‑
H、
‑
F、C1
‑
C3的烷基取代基中的任一种；
[0025]优选为9,9
‑
双(4
‑
氨基苯基)芴、9,9
‑
双(3
‑
氟
‑4‑
氨基苯基)芴、9,9
‑
双[4
‑
(4
‑
氨基苯酰胺)苯基]芴、9,9
‑
双[4
‑
(4
‑
氨基苯酯)苯基]芴、2,2
’‑
双(三氟甲基)
‑
4,4
’
双[4
‑
(4
‑
氨基苯酰胺)]双苯基和2,2
’‑
双(三氟甲基)
‑
4,4
’‑
双[4
‑
(4
‑
氨基
‑5‑
甲基
‑
苯酰胺)]双苯基中的一种或多种。
[0026]结构如下：
[0027][0028]本专利技术的技术方案之二在于：
[0029]提供了上述聚酰亚胺的制备方法，所述聚酰亚胺由二酐和二胺通过预聚反应后，经脱水、亚胺化得到。
[0030]进一步地，所述二酐和二酐的摩尔百分比为0.9
‑
1.1:1。
[0031]进一步地，所述预聚反应的溶剂选自γ
‑
丁内酯、N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)和γ
‑
己内酯中的一种或多种；所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺，其特征在于，所述聚酰亚胺由二酐和二胺反应制备得到，所述二酐为脂环族二酐和/或芳香族二酐；所述脂肪族二酐选自结构A和/或结构B；所述芳香族二酐选自结构通式C中的化合物，具体如下：其中，结构通式C中R1‑
R4独立地选自
‑
H、
‑
F、C1
‑
C3的烷基取代基中的任一种。2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺，其特征在于，所述二酐为脂肪族二酐和芳香族二酐；优选为5
‑
95wt.％的脂环族二酐和5
‑
95wt.％的芳香族二酐。3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺，其特征在于，所述二胺选自结构D、E、F和G中的一种或多种；其中，R1‑
R6独立地选自
‑
H、
‑
F、C1
‑
C3的烷基取代基中的任一种；优选为9,9
‑
双(4
‑
氨基苯基)芴、9,9
‑
双(3
‑
氟
‑4‑
氨基苯基)芴、9,,9
‑
双[4
‑
(4
‑
氨基苯酰胺)苯基]芴、9,9
‑
双[4
‑
(4
‑
氨基苯酯)苯基]芴、2,2
’‑
双(三氟甲基)
‑
4,4
’
双[4
‑
(4
‑
氨基苯酰胺)]双苯基和2,2
’‑
双(三氟甲基)
‑
4,4
’‑
双[4
‑
(4
‑
氨基
‑5‑
甲基

【专利技术属性】
技术研发人员：任茜，王振中，刘金刚，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：