一种含氟聚酰亚胺、其制备方法、含氟聚酰亚胺薄膜及其制备方法

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种含氟聚酰亚胺、其制备方法、含氟聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、聚酰亚胺以其优良的综合性能和结构多样性以及可设计性在微电子领域得到了广泛的应用，其中耐高温的高透明聚酰亚胺被认为是柔性显示中最有前途的透明衬底材料之一。而传统的芳香族聚酰亚胺一般是由给电子能力强的二胺和接受电子能力强的二酐聚合而成。聚合物分子链紧密排列，芳香环之间存在强相互作用，会在聚酰亚胺链内或链间产生电荷转移络合物(ctc)效应，导致其在可见光范围内透射率低，限制了其在底发射柔性显示器件中的应用。

2、为了提高聚酰亚胺薄膜可见光区的光学透明度，可以通过降低聚合物链的刚度或降低链内/链间的相互作用来抑制ctc效应的形成，但同时牺牲聚酰亚胺的力学性能。因此，如何平衡聚酰亚胺的光学透明性和力学性能就显得尤为重要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含氟聚酰亚胺、其制备方法、含氟聚酰亚胺薄膜及其制备方法，本发明提供的含氟聚酰亚胺兼顾优异的光学透明性和力学性能。

2、本发明提供了一种含氟聚酰亚胺，具有式(i)或式(ii)结构：

3、

4、

5、其中，n1和n2表示聚合度，ar1、ar2和ar3的化学结构如下：

6、ar1：ar2：ar3：

7、本发明提供了一种含氟聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：

8、在惰性气体和催化剂存在条件下，二酐单体和二胺单体在溶剂中进行共聚反应，得到含氟聚酰亚胺；

9、所述二酐单体具有式(i)结构：

10、

11、所述二胺单体为h2n-ar1-nh2和h2n-ar3-nh2，或者为h2n-ar2-nh2和h2n-ar3-nh2；

12、若所述二胺单体为h2n-ar1-nh2和h2n-ar3-nh2，则所述含氟聚酰亚胺具有式(i)结构：

13、

14、若所述二胺单体为h2n-ar2-nh2和h2n-ar3-nh2，则所述含氟聚酰亚胺具有式(ii)结构；

15、

16、其中，n1和n2表示聚合度，ar1、ar2和ar3的化学结构如下：

17、ar1：ar2：ar3：

18、优选的，所述h2n-ar1-nh2与h2n-ar3-nh2的摩尔比为(1～10):1；所述h2n-ar2-nh2与h2n-ar3-nh2的摩尔比为(1～10):1。

19、优选的，所述二酐单体与二胺单体的摩尔比为1:(0.8～1.2)。

20、优选的，所述催化剂为吡啶、甲基吡啶、三乙胺、皮考啉和异喹啉中的一种或多种；所述催化剂的用量为二酐单体摩尔量的3～7％。

21、优选的，所述共聚反应的具体过程包括：

22、a)在惰性气体气氛下，将二酐单体、二胺单体和溶剂混合，加热进行初步反应；

23、b)向步骤a)的反应体系中加入催化剂，随后升温继续进行反应，得到含氟聚酰亚胺。

24、优选的，步骤a)中，所述加热的温度为80～100℃，所述初步反应的时间为2～6h；步骤b)中，所述升温的终点温度为160～200℃，所述反应的时间为2～6h。

25、本发明提供了一种含氟聚酰亚胺薄膜，所述含氟聚酰亚胺薄膜的成分包括式(i)和/或式(ii)结构的含氟聚酰亚胺；

26、

27、其中，n1和n2表示聚合度，ar1、ar2和ar3的化学结构如下：

28、ar1：ar2：ar3：

29、本发明提供了一种含氟聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：

30、将铸膜液涂覆在平板上，升温制膜，得到含氟聚酰亚胺薄膜；

31、所述铸膜液中含有式(i)和/或式(ii)结构的含氟聚酰亚胺；

32、

33、其中，n1和n2表示聚合度，ar1、ar2和ar3的化学结构如下：

34、ar1：ar2：ar3：

35、优选的，所述升温制膜的升温方式为梯度升温，制膜温度区间为60～270℃。

36、与现有技术相比，本发明提供了一种含氟聚酰亚胺、其制备方法、含氟聚酰亚胺薄膜及其制备方法。本发明提供的含氟聚酰亚胺具有式(i)或式(ii)结构，本发明通过对聚酰亚胺的分子结构进行优化设计，向聚酰亚胺分子链中引入了含氟取代基、柔性链锻、脂环结构、不对称结构、大体积侧基和/或非共面结构等，改善了聚酰亚胺的加工性能、降低了聚酰亚胺的生产成本，并使聚酰亚胺兼顾了优异的光学透明性和力学性能。

技术特征：

1.一种含氟聚酰亚胺，其特征在于，具有式(i)或式(ii)结构：

2.一种含氟聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述h2n-ar1-nh2与h2n-ar3-nh2的摩尔比为(1～10):1；所述h2n-ar2-nh2与h2n-ar3-nh2的摩尔比为(1～10):1。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二酐单体与二胺单体的摩尔比为1:(0.8～1.2)。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为吡啶、甲基吡啶、三乙胺、皮考啉和异喹啉中的一种或多种；所述催化剂的用量为二酐单体摩尔量的3～7％。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述共聚反应的具体过程包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述加热的温度为80～100℃，所述初步反应的时间为2～6h；步骤b)中，所述升温的终点温度为160～200℃，所述反应的时间为2～6h。

8.一种含氟聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述含氟聚酰亚胺薄膜的成分包括式(i)和/或式(ii)结构的含氟聚酰亚胺；

9.一种含氟聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述升温制膜的升温方式为梯度升温，制膜温度区间为60～270℃。

技术总结本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种含氟聚酰亚胺、其制备方法、含氟聚酰亚胺薄膜及其制备方法。本发明提供的含氟聚酰亚胺具有式(I)或式(II)结构，本发明通过对聚酰亚胺的分子结构进行优化设计，向聚酰亚胺分子链中引入了含氟取代基、柔性链锻、脂环结构、不对称结构、大体积侧基和/或非共面结构等，改善了聚酰亚胺的加工性能、降低了聚酰亚胺的生产成本，并使聚酰亚胺兼顾了优异的光学透明性和力学性能。技术研发人员：潘宏伟,王明宇,金宝昌,杨慧丽,边俊甲,赵岩,张会良受保护的技术使用者：中国科学院长春应用化学研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/17