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      一種可用作柔性透明導電膜襯底的聚酰亞胺膜材料

             聚酰亞胺(Polyimides,PI)是一種由脂環二酐和含氟苯醚型芳香族二胺單體經低溫溶液縮聚反應和熱酰亞胺化而得到的聚酰亞胺,該聚酰亞胺具有耐高溫和無色透明的特點,可用作柔性透明導電膜襯底材料,該柔性透明導電膜材料可用于太陽能電池、平板顯示器、薄膜晶體管(TFT)、氣敏元件、抗靜電涂層以及半導體/絕緣體/半導體 (SIS)異質結、現代戰機和巡航導彈的窗口等高新技術領域,因此該聚酰亞胺具有特殊的應用背景。

            作為柔性透明導電膜的襯底材料需要滿足以下幾個條件

            薄膜必須具有良好 的透光性,500nm以上波長的透光率超過90% ;

            要有良好的耐熱性,為滿足磁控濺射等 工藝條件的需要,玻璃化轉變溫度應該在250°C以上,并能保持良好的機械強度;

            薄膜表面光潔、平整、無針孔、瑕點,以防止短路或斷路現象發生。

            在目前可用的材料中,有聚酯 (PET)、聚碳酸酯(PC)等,但由于不耐紫外線,吸濕率太高,不能滿足高溫加工工藝等而受到限制,因此聚酰亞胺(PI)應當是首選材料。具有無色透明且耐高溫特性的PI可廣泛應用于微電子以及光電子等高技術領域。例如在光通訊領域中用作光波導材料、濾光片、光 纖、光電封裝材料、二階非線性光學材料、光折變材料、光敏材料以及光電材料等。在液晶顯示領域用作取向膜材料,負性補償膜、柔性有機電致發光顯示器的塑料基板等。在航空航天領域用作太陽能電池陣列的基板材料以及天線反射/收集器材料等,還可用作大面積無縫 焊接的無色表面涂層材料。由于可以具有較高的折射率且在可見光范圍內具有優良的透明性,還可用作透鏡材料。但是一般的PI都是黃-棕色的透明材料,通過降低分子內和分子 間作用力來減少電荷轉移絡合物(CTC)的形成是設計無色透明PI的一個主要途徑。

            目前,為了增加PI薄膜的透明性通常采用如下手段:

            (1)在PI分子結構中引入含 氟取代基或側基,利用氟原子較大的電負性,切斷電子云的共軛,抑制CTC的形成;

            (2)降低 PI分子結構中芳香結構的含量,如采用帶有脂環結構的二酐或二胺單體,減少CTC形成的 幾率;

            (3)引入非共平面結構,可以減少CTC的形成;

            (4)在PI分子結構中引入間位取代結 構的二胺。這是由于間位取代結構可以阻礙沿著分子鏈芳香的電荷流動,減少分之間共軛 作用;

            (5)引入砜基結構,利用砜基的強吸電子作用減少CTC的形成。

            (6)作者分別將脂環族二酐單體1,2,3,4-環丁烷四酸二酐 (CBDA)、1,2,4,5-環戊烷四酸二酐(CPDA)和1,2,4,5-環己烷四酸二酐(CHDA)與芳香族 含氟二胺1,4-雙胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯(6FAPB)和4,4,-雙胺基-2-三 氟甲基苯氧基)聯苯(6FBAB)反應制備兩個系列的含氟半脂環族聚酰亞胺,這些PI薄膜具有良好的熱穩定性,在氮氣中起始熱分解溫度超過450°C、玻璃化轉變溫度超過250°C,在可見光范圍內G00-700nm)具有優良的透明性,450nm處的透過率超過88%,紫外截止波長在295 319nm。

             因此,將脂環結構和含氟基團引入PI分子結構中可保持PI固有耐熱穩定性,并顯著降低其在紫外-可見光區域的吸收。


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