【聚酰亚胺薄膜发展历程】

2018-04-14 14:20:51   

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近些年来,光电器件逐渐呈现出轻质化、大型化、超薄化和柔性化的发展趋势,高透明聚合物兼具有透明、柔性好、质量轻、耐冲击性好等优点,已逐渐取代传统的玻璃基板,成为柔性光电封装基板的首选材料。在聚合物材料中,由于聚酰亚胺具有优异的耐热稳定性,可满足光电器件加工过程中电极薄膜沉积和退火处理等高温制程的要求,故成为研究的重点。


传统的芳香族聚酰亚胺易形成分子内和分子间电荷转移络合物,导致聚酰亚胺薄膜呈棕黄色,降低了可见光的透光率,从而严重限制了聚酰亚胺薄膜在光电领域中的应用,如何在提高聚酰亚胺薄膜透明性的同时,降低或消除其特征黄色,获得兼具耐热性和无色透明性的聚酰亚胺薄膜,一直以来都是产业界亟待解决的技术问题。


透明聚酰亚胺薄膜的发展大致经历了萌芽期、成长期和全面发展期3个阶段。


1、萌芽期(1977-1982年)。从历年专利申请情况来看,1982年前,专利申请主要集中在含结构和破坏平面共轭结构方面。这一时期的专利申请主要围绕液晶显示器(LCD)应用中的透明薄膜进行改进,申请量只有7项,属于透明聚酰亚胺薄膜的萌芽期;


2、成长期 (1983—2000年)。1983年开始,随着聚酰亚胺无色透明薄膜在航空领域中表现出的高性能,各公司加大了对聚酰亚胺无色透明薄膜的研发投入。为满足在光学领域中的应用,技术手段也逐渐丰富起来,综合分子设计和薄膜成形2个方面的因素,提高透光性和耐热性等。分子设计的目的是在保持聚酰亚胺独有的刚性和尺寸稳定性的同时,实现易成形性,如增加聚酰亚胺透明性的原则是避免或减少共轭单元,减少分子内或分子间的传荷作用。常用的方法有:在主链中引入脂肪族或脂环族结构(简称为脂族结构),以及同时引入2种脂族结构:含结构和破坏平面共轭结构(能使主链弯曲的单体,引入砜基和醚键等)同时使用;含结构和脂族结构(尤其是脂环结构单元)同时使用;脂族结构和破坏平面共轭结构同时使用等。图2所示为透明聚酰亚胺薄膜全球申请量的技术构成分布,可以看出在分子结构设计上,聚酰亚胺透明化主要以破坏共轭结构、引入脂族结 构和含结构为主,同时采用2种或2种以上结构的设计为辅。


3、全面发展期 (2001—2015年)。2000年以 来,无色透明聚酰亚胺薄膜工业化以三菱瓦斯、杜邦、东洋纺、三井化学、SKC可隆等为主要生产者。其中三菱瓦斯2007年宣布实现了商品名为Neopulim无色透明聚酰亚胺薄膜的量产,更是将无色透明聚酰亚胺薄膜的研究推向一个高潮。从技术手段来看,这一时期的无色透明化手段更加丰富。无色透明聚酰亚胺薄膜既可以为含芳香族聚酰亚胺薄膜和脂环族聚酰亚胺薄膜,也可以为元素或脂环结构引入的同时,引入砜基和醚键等,破坏分子结构的共平面性,还可以兼顾含结构、脂环结构和破坏平面共轭结构3类技术手段


【责任编辑:cs】

关键词:聚酰亚胺薄膜,原料,通用塑料

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