CN111094411A - 具有优异的散热特性的用于柔性显示装置基底的聚酰亚胺膜 - Google Patents

具有优异的散热特性的用于柔性显示装置基底的聚酰亚胺膜 Download PDF

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Abstract

本发明通过提供由其中添加作为二胺的p‑PDA超过作为酸二酐的s‑BPDA并且添加含有邻苯二甲酸酐(PA)的封端剂的聚合成分的聚合获得的聚酰亚胺，可以提供用于柔性显示装置的基底，所述基底即使在350℃或更高的温度下也具有正CTE值且耐热性不劣化。此外，这样的制造方法允许制造透射率比用仅具有过量二胺的组合物制造的聚酰亚胺膜高的聚酰亚胺膜，使得当在聚酰亚胺基底上制造器件时可以更容易地通过对准键制造TFT器件。

Description

具有优异的散热特性的用于柔性显示装置基底的聚酰亚胺膜
技术领域
本申请要求于2018年5月14日提交的韩国专利申请第10-2018-0054983号和2018年12月18日提交的第10-2018-0164186号的优先权的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
本发明涉及具有改善的散热特性的用于柔性显示装置基底的聚酰亚胺膜及其制造方法。
背景技术
聚酰亚胺(PI)是具有相对低的结晶度或大部分是非晶结构的聚合物，其具有易于合成、可以形成为薄膜以及不需要用于固化的交联基团的优点。此外，聚酰亚胺是这样的聚合物材料：除了其透明性之外，其由于其刚性链结构而具有优异的耐热性和耐化学性，以及良好的机械特性、电特性和尺寸稳定性。因此，它被广泛用作用于汽车、航空航天、柔性电路板、LCD用液晶取向膜的电气和电子材料以及粘合剂和涂料。
特别地，聚酰亚胺是具有高的热稳定性、机械特性、耐化学性和电特性的高性能聚合物材料，并且作为用于柔性显示装置的基底材料越来越受到关注。然而，为了在显示应用中使用，其必须是透明的，并且为了减少在用于制造显示装置的热处理过程中由基底的残余应力引起的缺陷，热膨胀系数在350℃或更高的温度下必须不为负。因此，有许多研究以在保持聚酰亚胺的基本特性的同时使光学特性和热历史的变化最小化。为了实现这样的柔性显示器，主要使用由具有优异的耐热性的BPDA(3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐)-PDA(苯二胺)构成的聚酰亚胺。
柔性显示装置由于其自由的形状因素、轻质和薄特征以及不易破损的特性而在市场上的需求日益增长。柔性显示装置例如TFT器件通过在固化的聚酰亚胺基底上沉积多层无机膜例如缓冲层、有源层和栅极绝缘体来制造。
最近，存在这样的问题：与玻璃基底相比，用于实现OLED型柔性显示器的聚酰亚胺基底容易遭受图像残留的影响。推测图像残留的原因是由电流驱动型OLED显示器中的阈值电压(Vth)的偏移引起的电流波动。本发明的发明人进行了研究以解决图像残留问题并且发现Vth的偏移由于在驱动TFT时产生的热而变得更大。
由于塑料基底例如聚酰亚胺基底具有比玻璃基底低的热扩散率和热导率，因此驱动LTPS TFT时产生的热无法比玻璃基底更容易消散。因此，当长时间使用OLED时，由基于TFT器件的长驱动时间的电磁场引起的基底材料的电应力增加，并且电应力敏感的TFT器件的温度升高。因此，在具有升高的温度的TFT器件中在恒定的栅极电压下出现电流波动，导致图像残留特性劣化。
因此，通过改善塑料基底材料的散热特性，可以改善TFT器件中产生的热的消散并且使由器件中产生的热引起的Vth偏移的变化最小化。
发明内容
技术问题
为了解决以上问题，本发明旨在提供可以改善散热特性(即，热导率和热扩散率)，从而减轻Vth偏移的聚酰亚胺膜。
此外，本发明旨在提供用于制造所述聚酰亚胺膜的方法。
此外，本发明旨在提供包括所述聚酰亚胺膜作为基底的柔性显示装置。
技术方案
为了解决本发明的问题，
提供了这样的聚酰亚胺膜：其由包含3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)、4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)作为聚合组分并且经邻苯二甲酸酐封端的聚酰亚胺制造，并且其具有0.5或更大的结晶度。
根据一个实施方案，所述膜的热扩散率可以为0.07mm2/秒或更大。
根据一个实施方案，所述膜的热导率可以为0.15W/m·K或更大。
根据一个实施方案，4,4’-对苯二胺(pPDA)与2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的摩尔比可以为90:10至95:5。
根据一个实施方案，4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的总和与3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)的摩尔比可以为100:98.9至100:98.75。
根据一个实施方案，相对于1摩尔的4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的总和，邻苯二甲酸酐可以以0.02至0.025的摩尔比反应。
此外，本发明提供了用于制造聚酰亚胺膜的方法，其包括以下步骤：向聚合溶剂中添加包含4,4’-对苯二胺(pPDA)、2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)和3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)的聚合组分以及作为封端剂的邻苯二甲酸酐(PA)以制备聚酰亚胺前体；
制备包含聚酰亚胺前体和有机溶剂的聚酰亚胺前体溶液；
将聚酰亚胺前体溶液施加在基底上；以及
对所施加的聚酰亚胺前体溶液进行干燥和加热。
根据一个实施方案，通过对聚酰亚胺前体溶液进行干燥和加热的固化过程中的最终固化温度可以为450℃或更高。
为了解决本发明的另一个问题，提供了包括所述聚酰亚胺膜的柔性显示装置。
发明效果
本发明涉及柔性显示装置，所述柔性显示装置通过设置如下聚酰亚胺膜而具有改善的散热特性：所述聚酰亚胺膜由通过使用pPDA和TFMB作为二胺以及s-BPDA作为酸酐、用邻苯二甲酸酐(PA)封端而获得的聚酰亚胺制造，并且具有0.5或更大的结晶度。此外，通过制造结晶度比由仅具有过量二胺的组合物制造的聚酰亚胺膜高的聚酰亚胺膜，根据本发明的膜可以使由器件中产生的热引起的Vth偏移的变化最小化。
附图说明
图1示意性地示出了膜的结晶度与散热特性之间的关系。
图2和3是比较根据实施例和比较例的膜的结晶度的图。
具体实施方式
由于可以在本发明中做出多种修改和改变，因此在附图中示出特定的实施方案并且将在详细描述中对其进行详细描述。然而，应理解，本发明并不旨在限于特定的实施方案，而是包括落入本发明的精神和范围内的所有修改实施方案、等同实施方案和替代实施方案。在本发明的以下描述中，如果确定已知功能的详细描述可能使本发明的主旨模糊，则将省略已知功能的详细描述。
提供了这样的聚酰亚胺膜：其由包含3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)、4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)作为聚合组分并且经邻苯二甲酸酐封端的聚酰亚胺制造，并且其具有0.5或更大的结晶度。
通常，致力于在制备聚酰亚胺的过程中通过关注聚酰亚胺前体溶液的分子量和粘度的稳定性通过使二胺过度反应来改善聚酰亚胺膜的物理特性。然而，在高温下可能出现由仅具有过量二胺的组合物制造的聚酰亚胺膜的热稳定性(例如，负热膨胀系数)的问题。
本发明人进行了研究以改善用作塑料OLED基底材料的聚酰亚胺聚合物链的取向或有序化，并且发现用具有BPDA-PDA-TFMB共聚物作为主要组分的聚酰亚胺可以改善聚合物链的面内方向的取向并且通过使用邻苯二甲酸酐作为封端剂可以改善面外方向的聚合物链有序化(参见图1)。该结晶度的改善最终引起用作基底材料的聚酰亚胺的热扩散率和热导率升高。
因此，为了提供在改善散热特性的同时具有改善的机械特性的聚酰亚胺，在本发明中，主链BPDA-pPDA-TFMB用邻苯二甲酸酐(PA)封端以将结晶度提高至0.5或更大。
在此，术语“结晶度(Xcr)”也称为“结晶度的程度”，并且可以使用GI-XRD(掠入射X射线衍射)通过以下方程式(1)来确定：
[方程式1]
Figure BDA0002394428250000041
其中，Ic为结晶峰下方的面积，以及Ia为非晶峰下方的面积。
例如，使用TOPAS版本4.2程序确定如图2中的XRD图中的结晶峰和非晶峰。使用TOPAS程序，在8°<2θ<35°的范围内获取结晶峰(2θ≒18.4°、21.3°、25.5°和28.1°)，并且可以由这些面积计算结晶度。
根据本发明的膜的热扩散率可以为0.07mm2/秒或更大、或者0.08mm2/秒或更大、或者0.09mm2/秒或更大。热扩散率可以在室温下使用LFA467Hyperflash测量。热扩散率越高，散热特性越好。
根据本发明的膜的热导率可以为0.2W/mK或更大。热导率可以通过以下方程式(2)计算。热导率越高，散热特性越好。
[方程式2]
热导率(k)＝C×ρ×α
在方程式2中，C表示比热(J/g·K)，ρ表示密度(g/cm3)，以及α表示热扩散率(mm2/秒)。
根据一个实施方案，4,4’-对苯二胺(pPDA)与2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的摩尔比可以为约95:5至90:10，优选约95:5，并且更优选约90:10。
此外，4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的总和与3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)的摩尔比可以为约100:98.9至100:98.75，优选约100:98.9，并且更优选约100:98.75。
根据一个实施方案，相对于1摩尔的4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的总和，邻苯二甲酸酐可以以0.02至0.025，优选0.022至0.025的摩尔比反应。
在上述摩尔比范围内，可以使聚酰亚胺的结晶度和散热特性最大化。
此外，本发明提供了用于制造聚酰亚胺膜的方法，其包括以下步骤：向聚合溶剂中添加包含4,4’-对苯二胺(pPDA)、2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)和3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)的聚合组分以及作为封端剂的邻苯二甲酸酐(PA)以制备聚酰亚胺前体；
制备包含聚酰亚胺前体和有机溶剂的聚酰亚胺前体溶液；
将聚酰亚胺前体溶液施加在基底上；以及
对所施加的聚酰亚胺前体溶液进行干燥和加热。
根据一个实施方案，通过对聚酰亚胺前体溶液进行干燥和加热的固化过程中的最终固化温度可以为450℃或更高。
为了解决本发明的另一个问题，提供了包括所述聚酰亚胺膜的柔性显示装置。
根据一个实施方案，3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)相对于4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的总和可以以0.98:1至0.99:1，优选0.9875:1至0.9890:1的摩尔比使用。
此外，通过添加邻苯二甲酸酐，可以改善耐热性和渗透性。基于1摩尔的pPDA，以0.02mol至0.025mol，优选0.022mol至0.025mol的摩尔比添加邻苯二甲酸酐。
用于使用封端剂对由二胺和四羧酸二酐获得的聚酰亚胺的末端进行封端的方法的实例包括：使四羧酸二酐和二胺反应，然后添加封端剂的方法；使封端剂和二胺反应，然后添加四羧酸二酐的方法；以及其中使四羧酸二酐、二胺和封端剂同时反应的方法。经封端的聚酰亚胺前体可以通过以上反应聚合。
上述聚酰亚胺前体的聚合可以通过用于聚酰亚胺前体的聚合的典型方法来进行，例如溶液聚合等。
聚合反应可以在无水条件下进行。聚合反应期间的反应温度可以为-75℃至50℃，优选0℃至40℃。将二胺溶解在有机溶剂中，然后通过添加酸二酐来进行聚合反应。二胺和酸二酐可以以约10重量％至30重量％的量包含在聚合溶剂中，并且可以根据聚合时间和反应温度调节分子量。
此外，可以用于聚合反应的有机溶剂可以选自酮，例如γ-丁内酯、1,3-二甲基-咪唑啉酮、甲基乙基酮、环己酮、环戊酮和4-羟基-4-甲基-2-戊酮；芳族烃，例如甲苯、二甲苯和四甲基苯；二醇醚(溶纤剂)，例如乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇二乙醚和三乙二醇单乙醚；乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚乙酸酯、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、卡必醇、二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二乙基乙酰胺、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙基吡咯烷酮(NEP)、N-乙烯基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉、N,N-二甲基甲氧基乙酰胺、二甲基亚砜、吡啶、二甲基砜、六甲基磷酰胺、四甲基脲、N-甲基己内酰胺、四氢呋喃、间二
Figure BDA0002394428250000071
烷、对二
Figure BDA0002394428250000072
烷、1,2-二甲氧基乙烷、双(2-甲氧基乙基)醚、1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷、双[2-(2-甲氧基乙氧基)]醚、及其混合物。
优选地，以下溶剂可以单独使用或作为混合物使用：基于亚砜的溶剂，例如二甲基亚砜和二乙基亚砜；基于甲酰胺的溶剂，例如N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二乙基甲酰胺；基于乙酰胺的溶剂，例如N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二乙基乙酰胺；吡咯烷酮溶剂，例如N-甲基-2-吡咯烷酮和N-乙烯基-2-吡咯烷酮，但本发明不限于此。此外，还可以使用芳族烃，例如二甲苯和甲苯。
用于使用聚酰亚胺前体制造聚酰亚胺膜的方法包括以下步骤：将包含聚酰亚胺前体和有机溶剂的聚酰亚胺前体组合物施加在基底的一个表面上，使其酰亚胺化并固化，然后将其与基底分离。
具体地，聚酰亚胺前体组合物可以为其中聚酰亚胺前体溶解在有机溶剂中的溶液的形式。例如，当在有机溶剂中合成聚酰亚胺前体时，该溶液可以是所获得的反应溶液，或者可以通过用另一种溶剂稀释该反应溶液而获得。当聚酰亚胺前体作为固体粉末获得时，可以将其溶解在有机溶剂中以制备溶液。
考虑到可加工性例如成膜步骤期间的涂覆特性，优选聚酰亚胺前体组合物以使得该组合物具有合适的粘度的量包含固体内容物。基于聚酰亚胺前体组合物的总重量，固体内容物可以为5重量％至20重量％。或者，可以优选将聚酰亚胺前体组合物调节为具有400cP至50,000cP的粘度。聚酰亚胺前体组合物的粘度可以小于400cP。当聚酰亚胺前体组合物的粘度超过50,000cP时，在使用聚酰亚胺前体组合物制造显示器基底期间流动性可能降低，这可能在制造过程中引起问题，例如在涂覆期间无法均匀地施加。
接下来，可以通过如下制造聚酰亚胺膜：将聚酰亚胺前体组合物施加至基底的一个表面，在80℃至500℃的温度下使其热酰亚胺化和固化，然后将其与基底分离。
作为基底，可以没有任何特别限制地使用玻璃基底、金属基底、塑料基底等。其中，可以优选玻璃基底，其在聚酰亚胺前体的酰亚胺化和固化过程期间在热稳定性和化学稳定性方面优异，并且甚至在没有用另外的脱模剂进行任何处理的情况下也可以容易地分离，同时不损害固化之后获得的聚酰亚胺膜。
施加过程可以根据常规的施加方法进行。具体地，可以使用旋涂法、棒涂法、辊涂法、气刀法、凹版印刷法、反向辊法、湿润辊法(kiss roll method)、刮刀法、喷涂法、浸渍法、刷涂法等。在这些中，更优选通过允许连续处理并且能够提高聚酰亚胺的酰亚胺化率的流延法来进行。
此外，可以在基底上施加聚酰亚胺前体组合物至最终制造的聚酰亚胺膜具有适用于显示器基底的厚度的厚度范围。
具体地，可以以使得厚度为10μm至30μm的量施加聚酰亚胺前体组合物。在施加聚酰亚胺前体组合物之后，还可以任选地在固化过程之前进行干燥过程以除去聚酰亚胺前体组合物中存在的溶剂。
干燥过程可以根据常规方法，具体地在140℃或更低或者80℃至140℃的温度下进行。如果干燥温度低于80℃，则干燥过程变得更长。如果干燥温度高于140℃，则酰亚胺化迅速进行而使其难以形成具有均匀厚度的聚酰亚胺膜。
然后，可以通过在80℃至500℃的温度下的热处理来进行固化过程。固化过程可以通过在上述温度范围内的多个温度下的多阶段热处理来进行。固化步骤中的固化时间没有特别限制，并且可以为例如30分钟至60分钟。
此外，还可以任选地进行后续的热处理过程以增加在固化过程之后的聚酰亚胺膜中的聚酰亚胺的酰亚胺化率，从而形成具有上述物理特性的基于聚酰亚胺的膜。
后续的热处理过程优选在200℃或更高或者200℃至500℃下进行1分钟至30分钟。后续的热处理过程可以以单个阶段或多个阶段(例如，两个或更多个阶段)进行。具体地，其可以以三个阶段进行，包括在200℃至220℃下的第一热处理，在300℃至380℃下的第二热处理和在400℃至500℃下的第三热处理。优选在最终固化温度为450℃或更高的条件下固化30分钟或更长且2小时或更短，优选30分钟或更长且1小时或更短。
其后，可以通过经由常规方法将形成在基底上的聚酰亚胺膜从基底上剥离来制造聚酰亚胺膜。
根据本发明的聚酰亚胺的玻璃化转变温度可以为约360℃或更高。由于该聚酰亚胺具有这样优异的耐热性，因此对于在器件制造过程期间添加的高温热，含有该聚酰亚胺的膜可以保持优异的耐热性和机械特性。
根据本发明的聚酰亚胺膜的热分解温度(Td 1％)(显示出质量减少1％)可以为550℃或更高。
根据本发明的聚酰亚胺膜具有优异的机械特性。例如，伸长率可以为20％或更大，优选25％或更大，以及拉伸强度可以为500MPa或更大，优选520MPa或更大，更优选530MPa或更大，以及拉伸模量可以为10GPa或更大。
本发明提供了这样的聚酰亚胺膜：其经包含邻苯二甲酸酐的封端剂封端，从而即使在高温下也表现出正CTE值并且解决了由负CTE引起的问题(产生收缩)。此外，可以提供具有高透射率特性的聚酰亚胺膜，优选地，具有70％或更大的透射率的聚酰亚胺膜。当在上述聚酰亚胺基底上制造器件时，可以通过对准键容易地制造TFT器件。
根据本发明的聚酰亚胺可以用作装置用基底、显示装置用覆盖基底、光学膜、IC(集成电路)封装件、粘合剂膜、多层柔性印刷电路(FPC)、带、触摸面板、光盘用保护膜等。
本发明提供了包括所述聚酰亚胺膜的柔性显示装置。例如，显示装置包括液晶显示装置(LCD)、有机发光二极管(OLED)等，特别地其适用于需要高温过程的使用低温多晶硅(low temperature polycrystalline silicon，LTPS)的OLED器件，但不限于此。
发明实施方式
在下文中，将详细描述本发明的实施方案使得本领域技术人员可以容易地进行本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式体现，并且不应解释为限于本文中阐述的实施方案。
<实施例1>聚酰亚胺BPDA-pPDA-TFMB/PA(98.9:95:5:2.2)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解5.731g(52.999mmol)对苯二胺(p-PDA)和0.893g(2.789mmol)2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)。在相同温度下向p-PDA和TFMB的溶液中添加16.234g(55.175mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以获得聚酰胺酸。然后，向聚酰胺酸溶液中添加0.182g(1.227mmol)邻苯二甲酸酐(PA)并搅拌预定时间以制备聚酰亚胺前体。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
将聚酰亚胺前体溶液旋涂在玻璃基底上。将涂覆有聚酰亚胺前体溶液的玻璃基底放入烘箱中，以6℃/分钟的速率加热，在120℃下固化10分钟并在460℃下固化55分钟。在固化过程完成之后，将玻璃基底浸入水中，并将形成在玻璃基底上的膜剥离并在烘箱中在100℃下干燥以制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<实施例2>聚酰亚胺BPDA-pPDA-TFMB/PA(98.75:95:5:2.5)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解5.731g(52.999mmol)对苯二胺(p-PDA)和0.893g(2.789mmol)2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)。在相同温度下向p-PDA和TFMB的溶液中添加16.209g(55.091mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以获得聚酰胺酸。然后，向聚酰胺酸溶液中添加0.207g(1.395mmol)邻苯二甲酸酐(PA)并搅拌预定时间以制备聚酰亚胺前体。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
以与实施例1中相同的方式制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<实施例3>聚酰亚胺BPDA-pPDA-TFMB/PA(98.9:90:10:2.2)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解5.294g(48.953mmol)对苯二胺(p-PDA)和1.742g(5.439mmol)2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)。在相同温度下向p-PDA和TFMB的溶液中添加15.827g(53.794mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以获得聚酰胺酸。然后，向聚酰胺酸溶液中添加0.177g(1.197mmol)邻苯二甲酸酐(PA)并搅拌预定时间以制备聚酰亚胺前体。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
以与实施例1中相同的方式制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<实施例4>聚酰亚胺BPDA-pPDA-TFMB/PA(98.75:90:10:2.5)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解5.294g(48.953mmol)对苯二胺(p-PDA)和1.742g(5.439mmol)2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)。在相同温度下向p-PDA和TFMB的溶液中添加15.803g(53.712mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以获得聚酰胺酸。然后，向聚酰胺酸溶液中添加0.201g(1.360mmol)邻苯二甲酸酐(PA)并搅拌预定时间以制备聚酰亚胺前体。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
以与实施例1中相同的方式制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<比较例1>聚酰亚胺BPDA-pPDA(98.9:100)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解6.243g(57.726mmol)对苯二胺(p-PDA)。在相同温度下向p-PDA的溶液中添加16.797g(57.091mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以制备聚酰亚胺前体。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
以与实施例1中相同的方式制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<比较例2>聚酰亚胺BPDA-pPDA(98.75:100)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解6.249g(57.790mmol)对苯二胺(p-PDA)。在相同温度下向p-PDA的溶液中添加16.791g(57.068mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以制备聚酰亚胺前体。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
以与实施例1中相同的方式制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<比较例3>聚酰亚胺BPDA-pPDA-TFMB(98.9:95:5)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解5.777g(53.421mmol)对苯二胺(p-PDA)和0.900g(2.812mmol)2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)。在相同温度下向p-PDA和TFMB的溶液中添加16.363g(55.614mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以获得聚酰胺酸。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
以与实施例1中相同的方式制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<比较例4>聚酰亚胺BPDA-pPDA-TFMB(98.9:90:10)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解5.335g(49.332mmol)对苯二胺(p-PDA)和1.755g(5.481mmol)2.2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)。在相同温度下向p-PDA和TFMB的溶液中添加15.950g(54.211mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以获得聚酰胺酸。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
以与实施例1中相同的方式制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<比较例5>聚酰亚胺BPDA-pPDA-TFMB(98.75:95:5)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解5.783g(53.478mmol)对苯二胺(p-PDA)和0.901g(2.815mmol)2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)。在相同温度下向p-PDA和TFMB的溶液中添加16.356g(55.589mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以获得聚酰胺酸。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
以与实施例1中相同的方式制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<比较例6>聚酰亚胺BPDA-pPDA-TFMB(98.75:90:10)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解5.340g(49.384mmol)对苯二胺(p-PDA)和1.757g(5.487mmol)2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)。在相同温度下向p-PDA和TFMB的溶液中添加15.942g(54.185mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以获得聚酰胺酸。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
以与实施例1中相同的方式制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<比较例7>聚酰亚胺BPDA-pPDA-TFMB+KF-8010/PA(98.9:90:5:5:2.2)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解5.226g(48.327mmol)对苯二胺(p-PDA)、0.860g(2.685mmol)2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)和1.154g(2.685mmol)KF-8010(由Shin-Etsu silicone制造)。在相同温度下向p-PDA/TFMB/KF-8010的溶液中添加15.625g(53.106mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以获得聚酰胺酸。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
以与实施例1中相同的方式制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<比较例8>聚酰亚胺BPDA-pPDA-ODA(98.9:95:5)的聚合
在氮气流中将100g有机溶剂、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)装入配备有搅拌器的反应器中，然后在将反应器温度保持在25℃的同时溶解5.863g(54.215mmol)对苯二胺(p-PDA)和0.571g(2.853mmol)4,4’-氧二苯胺(ODA)。在相同温度下向p-PDA和ODA的溶液中添加16.606g(56.440mmol)3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)和56.96g NMP并在搅拌下溶解预定时间以获得聚酰胺酸。
以例如由反应制备的聚酰亚胺前体溶液的固体浓度为12.8重量％的量添加有机溶剂以制备聚酰亚胺前体溶液。
以与实施例1中相同的方式制备厚度为10μm的聚酰亚胺膜。
<实验例1>
以上制备的各聚酰亚胺膜的结晶度、热导率、比热、密度和热扩散率以以下方式测量并示于表1中。
<结晶度>
使用磁体将样品固定至样品架，并安装在样品台上。在z->ω->z对齐之后，用固定的入射角(w＝0.4°)和检测器在5°≤2θ≤70°的范围内进行GIXRD(掠入射X射线衍射)实验。步长为0.04°并且时间/步长为2秒。
<热导率>
通过以下方程式(2)计算热导率。
[方程式2]
热导率(k)＝C×ρ×α
在方程式2中，C表示比热(J/g·K)，ρ表示密度(g/cm3)，α表示热扩散率(mm2/秒)。
<热扩散率>
通过在室温下使用LFA 467Hyperflash来测量样品的热扩散率。标准样品架是12.7mm圆形架，并且被石墨化以增加样品前部的光吸收和样品后部的热释放。
<比热>
使用DSC 203F1 phoenix根据ISO 11357-4和ASTM E 1269标准来分析比热。
<密度>
使用微量天平(MSA 125P，Satorius)测量密度，并且使用相应的长度测量方法确定体积。
为了比较可再现性，每个样品重复实验10次。
[表1]
Figure BDA0002394428250000151
如表1和图2所示，根据本发明的膜显示出0.52的结晶度，与比较例的膜相比结晶度增加了33％或更大。此外，如表1和图3所示，热导率增加了2.8倍。
可以看出，具有BPDA-pPDA-TFMB/PA骨架且不具有硅氧烷重复单元且结晶度为0.5或更大的根据本发明的膜具有优异的散热特性。
虽然已经参照本发明的特定实施方案特别示出和描述了本发明，但是对于本领域技术人员明显的是该特定描述仅仅是优选的实施方案，并且本发明的范围不限于此。因此，本发明的范围旨在由所附的权利要求及其等同方案来限定。

Claims (12)

1.一种聚酰亚胺膜，由包含3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)、4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)作为聚合组分并且经邻苯二甲酸酐封端的聚酰亚胺制造，并且具有0.5或更大的结晶度。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺膜，其中所述膜的热扩散率为0.07mm2/秒或更大。
3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺膜，其中所述膜的热导率为0.2W/m·K或更大。
4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺膜，其中4,4’-对苯二胺(pPDA)与2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的摩尔比为90:10至95:5。
5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺膜，其中4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的总和与3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)的摩尔比为100:98.9至100:98.75。
6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺膜，其中相对于1摩尔的4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的总和，所述邻苯二甲酸酐以0.02至0.025的摩尔比反应。
7.一种用于制造聚酰亚胺膜的方法，包括以下步骤：
向聚合溶剂中添加包含4,4’-对苯二胺(pPDA)、2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)和3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)的聚合组分以及作为封端剂的邻苯二甲酸酐(PA)以制备聚酰亚胺前体；
制备包含所述聚酰亚胺前体和有机溶剂的聚酰亚胺前体溶液；
将所述聚酰亚胺前体溶液施加在基底上；以及
对所施加的聚酰亚胺前体溶液进行干燥和加热。
8.根据权利要求7所述的用于制造聚酰亚胺膜的方法，其中4,4’-对苯二胺(pPDA)与2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的摩尔比为90:10至95:5。
9.根据权利要求7所述的用于制造聚酰亚胺膜的方法，其中4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的总和与3,3’,4,4’-联苯羧酸二酐(s-BPDA)的摩尔比为100:98.9至100:98.75。
10.根据权利要求7所述的用于制造聚酰亚胺膜的方法，其中相对于1摩尔的4,4’-对苯二胺(pPDA)和2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)的总和，所述邻苯二甲酸酐以0.02至0.025的摩尔比反应。
11.根据权利要求7所述的用于制造聚酰亚胺膜的方法，其中通过对所述聚酰亚胺前体溶液进行干燥和加热的固化过程中的最终固化温度为450℃或更高。
12.一种柔性显示装置，包括根据权利要求1至6中任一项所述的聚酰亚胺膜作为基底。
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