一种聚酰亚胺共聚物及透明低介电聚酰亚胺薄膜的制作方法

本发明涉及聚酰亚胺共聚物制备，具体涉及一种聚酰亚胺共聚物及透明低介电聚酰亚胺薄膜。

背景技术：

1、随着半导体、电子、通讯等产业技术的蓬勃发展，各类电子产品已日趋轻量化、薄型化、及高性能化，因此，对于其组成材料之要求也日益提高。聚酰亚胺是一种含有酰亚胺基的有机高分子材料，由于具备出色的热稳定性、光学特性、耐溶剂性、高机械强度、耐辐射性及低介电性，价格又相对便宜，已被广泛应用于液晶显示器(lcd)或有机电致发光显示器(oled)、柔性印刷电路板、微电子集成电路、电池包装、航空产业、甚至5g通信等领域中。

2、近年来，由于柔性光电显示器受到关注，使得高透光率聚酰亚胺薄膜的需求大增。柔性光电显示器主要是在聚酰亚胺薄膜表面制作薄膜晶体管(thin-film transistor，tft)线路及透明导电电极(如氧化铟锡，ito)，以切换提供至像素电极的信号。随着第五代行动通讯网络(5g)的发展，低介电系数及低介电损耗的电路材料成为微电子领域中所迫切需要者，以期降低电阻电容延迟及信号线之间的串音干扰与功耗，确保信号传输的速率、准确性、与完整性，并提高电子组件之使用寿命。

3、然而，现有的聚酰亚胺材料却鲜少能同时满足高透明性、低介电系数与低介电损耗、及优异热性质之要求。因此，持续开发生产同时具备前述特性之聚酰亚胺材料势在必行。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明提供一种聚酰亚胺共聚物及透明低介电聚酰亚胺薄膜，获得的聚酰亚胺共聚物制备的薄膜可同时具有高透明度、低介电系数与低介电损耗、及优异热性质等特征。

2、为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

3、一种聚酰亚胺共聚物，所述聚酰亚胺共聚物为使用二种二酐单体及一种二胺单体，在先完成聚酰胺酸的聚合后，再将聚酰胺酸环化成聚酰亚胺共聚物；所述二种二酐单体为二酐单体a和二酐单体b，所述二酐单体a为4,4-氧双邻苯二甲酸酐(4,4'-oxydiphthalicanhydride，odpa)或双酚a型二醚二酐(4,4'-(4,4'-isopropylidenediphenoxy)bis(phthalic anhydride)，bpada)中任意一种；二酐单体b为1,2,3,4-环丁四甲酸二酐(1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride,，cbda)或1,3-二甲基环丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(1,3-dimethylcyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride，dmcbda)中的任意一种；所述二胺单体为2,2-双(三氟甲基)联苯胺(2,2-bis(trifluoromethyl)benzidine，tfmb)。

4、优选的，所述聚酰亚胺共聚物中二种二酐单体的总摩尔数等于二胺单体的摩尔数；且二酐单体b的摩尔数小于二种二酐单体的总摩尔数的60％。

5、优选的，所述聚酰胺酸的聚合包括以下步骤：

6、s1-1、将大部分二胺单体溶于偶极非质子溶剂，后室温加入二酐单体a，机械搅拌6h，得第一混合液；

7、s1-2、向上述第一混合液加入剩余的二胺单体，搅拌至二胺单体完全溶解后再加入二酐单体b并补充偶极非质子溶剂，继续搅拌24h，完成聚酰胺酸的聚合。

8、优选的，所述偶极非质子溶剂为二甲基乙酰胺(dimethylacetamide，dmac)。

9、优选的，所述聚酰胺酸环化成聚酰亚胺共聚物的方法为向聚合得到的聚酰胺酸中添加醋酸酐、甲基吡啶、醋酸进行化学环化得到。

10、优选的，所述进行化学环化的过程中各物质的摩尔比为聚酰胺酸∶醋酸酐∶甲基吡啶∶醋酸为1∶5.5∶2∶5.5。

11、透明低介电聚酰亚胺薄膜由上述权利要求1-6任一所述聚酰亚胺共聚物制备得到。

12、优选的，所述薄膜的制备方法为将聚酰亚胺共聚物溶液进行离心脱泡后涂布烘干得到。

13、优选的，所述涂布时控制聚酰亚胺共聚物的溶液固含量为25％。

14、本发明提供一种聚酰亚胺共聚物及透明低介电聚酰亚胺薄膜，与现有技术相比优点在于：

15、(1)本发明采用二种二酐单体及一种二胺单体制备新的聚酰亚胺共聚物，且聚酰亚胺共聚物的化学结构如下四种所示：

16、①

17、②

18、③

19、④

20、并采用该种聚酰亚胺共聚物制备成薄膜，所制得的薄膜不仅具有高透明性及低介电性质，同时更具有优良的热稳定性，极适合应用于显示器领域，甚至是柔性太阳能电池的制造、应用范围相当广泛；制备的薄膜在10ghz的介电常数小于3.3，介电损耗因子小于0.015，在波长400-700nm之平均穿透率高于83％，且雾度小于2.10。

21、(2)本发明可以根据需求调整聚酰亚胺共聚物制备的单体之间的使用比例，并且控制选择不同的二酐单体和二胺单体，其中当选择双酚a型二醚二酐为和1,2,3,4-环丁四甲酸二酐时具有较低的介电常数和介电损耗，并具有较高的平均uv穿透率；当选择氧双邻苯二甲酸酐和1,2,3,4-环丁四甲酸二酐时，具有较高的玻璃转移温度和较低的热膨胀系数。

技术特征：

1.一种聚酰亚胺共聚物，其特征在于，所述聚酰亚胺共聚物为使用二种二酐单体及一种二胺单体，在先完成聚酰胺酸的聚合后，再将聚酰胺酸环化成聚酰亚胺共聚物；

2.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺共聚物，其特征在于，所述聚酰亚胺共聚物中二种二酐单体的总摩尔数等于二胺单体的摩尔数；且二酐单体b的摩尔数小于二种二酐单体的总摩尔数的60％。

3.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺共聚物，其特征在于，所述聚酰胺酸的聚合包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种聚酰亚胺共聚物，其特征在于，所述偶极非质子溶剂为二甲基乙酰胺。

5.根据权利要求3所述的一种聚酰亚胺共聚物，其特征在于，所述聚酰胺酸环化成聚酰亚胺共聚物的方法为向聚合得到的聚酰胺酸中添加醋酸酐、甲基吡啶、醋酸进行化学环化得到。

6.根据权利要求5所述的一种聚酰亚胺共聚物，其特征在于，所述进行化学环化的过程中各物质的摩尔比为聚酰胺酸∶醋酸酐∶甲基吡啶∶醋酸为1∶5.5∶2∶5.5。

7.一种透明低介电聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述透明低介电聚酰亚胺薄膜由上述权利要求1-6任一所述聚酰亚胺共聚物制备得到。

8.根据权利要求7所述的一种透明低介电聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述薄膜的制备方法为将聚酰亚胺共聚物溶液进行离心脱泡后涂布烘干得到。

9.根据权利要求8所述的一种透明低介电聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述涂布时控制聚酰亚胺共聚物的溶液固含量为25％。

技术总结本发明提供一种聚酰亚胺共聚物及透明低介电聚酰亚胺薄膜，涉及涉及聚酰亚胺共聚物制备技术领域。所述聚酰亚胺共聚物由二种二酐单体及一种二胺单体在先完成聚酰胺酸的聚合后，再将聚酰胺酸环化制得，其中二种二酐单体为二酐单体A和二酐单体B，二酐单体A为ODPA或BPADA，二酐单体B为CBDA或DMCBDA，二胺单体为TFMB。本发明克服了现有技术的不足，制备的聚酰亚胺共聚物或由其所形成之聚酰亚胺薄膜，不仅具有高透明性及低介电性质，同时更具有优良的热稳定性，极适合应用于显示器领域，甚至是柔性太阳能电池的制造、应用范围相当广泛。技术研发人员：李智文,李桂林,朱红芳受保护的技术使用者：安徽拉瓦锡科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1