特种聚酰亚胺复合材料

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一种可用作柔性透明导电膜衬底的聚酰亚胺膜材料

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一种可用作柔性透明导电膜衬底的聚酰亚胺膜材料

发布日期:2017-12-08 作者:dal 点击:

      聚酰亚胺(Polyimides,PI)是一种由脂环二酐和含氟苯醚型芳香族二胺单体经低温溶液缩聚反应和热酰亚胺化而得到的聚酰亚胺,该聚酰亚胺具有耐高温和无色透明的特点,可用作柔性透明导电膜衬底材料,该柔性透明导电膜材料可用于太阳能电池、平板显示器、薄膜晶体管(TFT)、气敏元件、抗静电涂层以及半导体/绝缘体/半导体 (SIS)异质结、现代战机和巡航导弹的窗口等高新技术领域,因此该聚酰亚胺具有特殊的应用背景。

      作为柔性透明导电膜的衬底材料需要满足以下几个条件

      薄膜必须具有良好 的透光性,500nm以上波长的透光率超过90% ;

      要有良好的耐热性,为满足磁控溅射等 工艺条件的需要,玻璃化转变温度应该在250°C以上,并能保持良好的机械强度;

      薄膜表面光洁、平整、无针孔、瑕点,以防止短路或断路现象发生。

      在目前可用的材料中,有聚酯 (PET)、聚碳酸酯(PC)等,但由于不耐紫外线,吸湿率太高,不能满足高温加工工艺等而受到限制,因此聚酰亚胺(PI)应当是首选材料。具有无色透明且耐高温特性的PI可广泛应用于微电子以及光电子等高技术领域。例如在光通讯领域中用作光波导材料、滤光片、光 纤、光电封装材料、二阶非线性光学材料、光折变材料、光敏材料以及光电材料等。在液晶显示领域用作取向膜材料,负性补偿膜、柔性有机电致发光显示器的塑料基板等。在航空航天领域用作太阳能电池阵列的基板材料以及天线反射/收集器材料等,还可用作大面积无缝 焊接的无色表面涂层材料。由于可以具有较高的折射率且在可见光范围内具有优良的透明性,还可用作透镜材料。但是一般的PI都是黄-棕色的透明材料,通过降低分子内和分子 间作用力来减少电荷转移络合物(CTC)的形成是设计无色透明PI的一个主要途径。

      目前,为了增加PI薄膜的透明性通常采用如下手段:

      (1)在PI分子结构中引入含 氟取代基或侧基,利用氟原子较大的电负性,切断电子云的共轭,抑制CTC的形成;

      (2)降低 PI分子结构中芳香结构的含量,如采用带有脂环结构的二酐或二胺单体,减少CTC形成的 几率;

      (3)引入非共平面结构,可以减少CTC的形成;

      (4)在PI分子结构中引入间位取代结 构的二胺。这是由于间位取代结构可以阻碍沿着分子链芳香的电荷流动,减少分之间共轭 作用;

      (5)引入砜基结构,利用砜基的强吸电子作用减少CTC的形成。

      (6)作者分别将脂环族二酐单体1,2,3,4-环丁烷四酸二酐 (CBDA)、1,2,4,5-环戊烷四酸二酐(CPDA)和1,2,4,5-环己烷四酸二酐(CHDA)与芳香族 含氟二胺1,4-双胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯(6FAPB)和4,4,-双胺基-2-三 氟甲基苯氧基)联苯(6FBAB)反应制备两个系列的含氟半脂环族聚酰亚胺,这些PI薄膜具有良好的热稳定性,在氮气中起始热分解温度超过450°C、玻璃化转变温度超过250°C,在可见光范围内G00-700nm)具有优良的透明性,450nm处的透过率超过88%,紫外截止波长在295 319nm。

       因此,将脂环结构和含氟基团引入PI分子结构中可保持PI固有耐热稳定性,并显著降低其在紫外-可见光区域的吸收。


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