CN114591504A - 一种含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺及其制备方法和透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺及其制备方法和透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法，所述含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺，具有式Ⅰ所示的化学结构：
Figure DDA0003618475200000011
X‑为选自F‑、Cl‑、Br‑、I‑中的一种或多种；R1、R3各自独立地选自碳原子数为1‑5的烷基，R2选自氢原子或苯基；Ar为选自下组的基团：

Description

一种含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺及其制备方法和透明聚酰 亚胺薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺及其制备方法和透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
背景技术
随着电子领域的高速发展，人们对各种电子元器件的使用要求越来越高，柔性电子产品具有轻便、可弯曲甚至可折叠的特点，被认为将逐步取代传统电子设备成为主流产品。与柔性电子产品相关的各种关键材料的研发是该行业发展的重要支撑，其中柔性基板是实现器件柔性化的重要材料，其对柔性器件起着保护和支撑的重要作用。
柔性基板材料需要良好的耐热性和高温尺寸稳定性，较高的柔韧性，在常见的聚合物基板材料中，聚酰亚胺由于具有优异的耐热性、力学性能、耐化学腐蚀性等满足柔性基板材料的技术要求，已成为柔性基板材料的首选。聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环单元的一类聚合物，具有突出的耐热性、化学稳定性、优异的机械性能以及良好的介电性能等特点，广泛应用于半导体封装、太阳能电池、液晶显示器、航天军工、机械、汽车等领域中。
聚酰亚胺一般是由二胺类单体和二酐类单体发生缩聚反应制备得到，根据重复单元的化学结构不同，聚酰亚胺可以分为脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亚胺三种。传统的耐高温全芳香型聚酰亚胺材料，由于分子内和分子间的电荷转移络合作用而形成的电荷转移络合物(CTC)的存在，使得聚酰亚胺薄膜一般呈现出浅黄色到深棕色，可见光透光率低。而半芳香型聚酰亚胺和全脂肪族聚酰亚胺颜色较浅或接近无色，但通常该类聚酰亚胺的耐热性能较差。人们通常采用增加空间位阻、引入柔性链段等方法从分子结构设计上来改善薄膜的透光率，得到无色高透明的薄膜，但是该方法制得的聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度较低(＜300℃)、机械强度不足。因此，提供一种具有高玻璃化转变温度、高透过率的聚酰亚胺薄膜本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺及其制备方法和透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法，制备得到同时具有高玻璃化转变温度和高透明度的聚酰亚胺薄膜。
一种含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺，具有式Ⅰ所示的化学结构：
Figure BDA0003618475190000021
X-为选自F-、Cl-、Br-、I-中的一种或多种；
R1、R3各自独立地选自碳原子数为1-5的烷基，R2选自氢原子或苯基；
Ar为选自下组的基团：
Figure BDA0003618475190000022
其中，n为50-150。
本发明的还提供一种所述含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺的制备方法，通过以下步骤获得：
在保护气氛和催化剂作用下，将含吡啶季铵盐结构的二胺单体和二酐单体溶解在有机溶剂中进行缩聚反应，反应结束后加入沉淀剂过滤沉淀，水洗烘干后得到所述含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺；
所述的含吡啶季铵盐结构的二胺单体，具有式Ⅱ所示的化学结构：
Figure BDA0003618475190000031
X-为选自F-、Cl-、Br-、I-中的一种或多种；
R1、R3各自独立地选自碳原子数为1-5的烷基，R2选自氢原子或苯基。
在二胺单体中引入含吡啶季铵盐的芳杂环结构，使得稠环的平面性增强，进而增加分子结构的刚性，使得薄膜的热稳定性大大提高；由于吡啶季铵盐属于强吸电子基团，使得二胺单体的给电子能力下降，从而减少了分子间的电荷转移效应，有利于提高薄膜的透明度；同时卤阴离子的存在可以调节聚酰亚胺的溶解性，以得到溶解度良好的聚酰亚胺胶液。
在其中一些实施例中，所述含吡啶季铵盐结构的二胺单体包括以下结构式中的任意一种：
Figure BDA0003618475190000032
在其中一些实施例中，所述二酐单体包括以下结构式中的任意一种：
Figure BDA0003618475190000033
Figure BDA0003618475190000041
在其中一些实施例中，，所述含吡啶季铵盐结构的二胺单体和二酐单体的摩尔比为1:1，所述缩聚反应的反应温度为210-240℃，反应时间为16-18h。
在其中一些实施例中，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，所述催化剂为异喹啉和间甲酚，所述沉淀剂为甲醇。
本发明的还提供一种透明聚酰亚胺薄膜，所述透明聚酰亚胺薄膜的成膜物为以上技术方案所述的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺或以上技术方案所述制备方法得到的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺。
本发明的还提供以上技术方案所述透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：将所述含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺溶解于溶解剂中，经过滤、真空脱泡后，涂覆成膜，烘烤后得到聚酰亚胺薄膜。
在其中一些实施例中，所述溶解剂为N,N-二甲基甲酰胺，溶解得到的溶液的固含量为10wt％-15wt％。
在其中一些实施例中，所述烘烤采用多段烘烤，烘烤温度分别为65℃、135℃、190℃、220℃，总烘烤时间为240min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的聚酰亚胺薄膜以含吡啶季铵盐结构的二胺单体和二酐单体通过缩聚反应制得，吡啶季铵盐属于强吸电子基团，使得二胺单体的给电子能力下降，从而减少了分子间的电荷转移效应，有利于提高薄膜的透明度。所制得的聚酰亚胺薄膜线膨胀系数为10.9-18.9ppm/K，550nm处可见光透过率为85-92％、玻璃化转变温度为382-410℃，热力学性能和光学性能优异，可以适用于柔性透明显示基板材料、光学透明薄膜或太阳能电池基板等光电领域。
(2)本发明提供的聚酰亚胺薄膜的二胺单体为季铵盐阳离子结构，其阴离子采用卤素离子如氯离子、溴离子、碘离子等，由于卤素离子不与季铵盐结构的二胺成共价键，因此不会影响二胺与二酐之间的反应性，反之提供的卤阴离子有助于调控所制得的聚酰亚胺的溶解性，制得的聚酰亚胺在有机溶剂中的溶解性良好，有利于改善聚酰亚胺的成膜性能。
(3)本发明还提供了一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，以含吡啶季铵盐结构的二胺单体和常用二酐单体作为反应单元，以异喹啉、间苯酚作为催化剂，以N,N-二甲基甲酰胺作为反应溶剂，通过“一步法”完成缩聚反应，制备工艺简单，条件要求低且反应助剂常规，适于工业生产。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺，具有如式1.1所示结构：
Figure BDA0003618475190000051
制备方法为：将14.39g(50mmol)3，6-二氨基-2，7，10-三甲基吖啶-10-氯化铵、19.21g(50mmol)5，11-二氟-5，11-二甲基-5，11-二氢蒽[2，3-c：6，7-c']二呋喃-1，3，7，9-四酮与0.7ml异喹啉、45ml间甲酚和300ml N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，在室温下搅拌3h充分溶解后加热至210℃进行缩聚反应，反应16h，得到缩聚反应液；然后向得到的缩聚反应液中加入1000ml甲醇，析出固体，抽滤，将固体产物用去离子水冼涤三次，最后在180℃真空干燥12h，得到聚酰亚胺粉末。
本实施例中二胺单体3，6-二氨基-2，7，10-三甲基吖啶-10-氯化铵具有如式1.2所示结构：
Figure BDA0003618475190000052
Figure BDA0003618475190000061
本实施例中二酐单体5，11-二氟-5，11-二甲基-5，11-二氢蒽[2，3-c：6，7-c']二呋喃-1，3，7，9-四酮具有如式1.3所示结构：
Figure BDA0003618475190000062
一种透明聚酰亚胺薄膜，由式1.1所示结构的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺作为成膜物，制备方法为：
将上述得到的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺粉末溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，待完全溶解后，过滤、真空脱泡，得到均一的聚酰亚胺涂覆液，涂覆液中的固含量为12wt％，然后将得到的聚酰亚胺涂覆液经刮刀涂布至玻璃或金属基板上，转移至马弗炉分别经过65℃、135℃、190℃、220℃四段温度烘烤，总烘烤时间240分钟，最终得到具有式1.1所示结构的透明聚酰亚胺薄膜，制得的透明聚酰亚胺薄膜的厚度为30μm。
实施例2
一种含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺，具有如式2.1所示结构：
Figure BDA0003618475190000063
制备方法为：将22.77g(50mmol)3，6-二氨基-2，7，10-三甲基-9-苯基吖啶-10-碘化铵、22.21g(50mmol)2,2'-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐与0.7ml异喹啉、45ml间甲酚和300ml N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，在室温下搅拌3h充分溶解后加热至220℃进行缩聚反应，反应17h，得到缩聚反应液；然后向得到的缩聚反应液中加入1000ml甲醇，析出固体，抽滤，将固体产物用去离子水冼涤三次，最后在190℃真空干燥10小时，得到聚酰亚胺粉末。
本实施例中二胺单体3，6-二氨基-2，7，10-三甲基-9-苯基吖啶-10-碘化铵具有如式2.2所示结构：
Figure BDA0003618475190000071
本实施例中二酐单体2,2'-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐具有如式2.3所示结构：
Figure BDA0003618475190000072
一种透明聚酰亚胺薄膜，由式2.1所示结构的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺作为成膜物，制备方法为：
将上述得到的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺粉末溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，待完全溶解后，过滤、真空脱泡，得到均一的聚酰亚胺涂覆液，涂覆液中的固含量为10wt％，然后将得到的聚酰亚胺涂覆液经刮刀涂布至玻璃或金属基板上，转移至马弗炉分别经过65℃、135℃、190℃、220℃四段温度烘烤，总烘烤时间240分钟，最终得到具有式2.1所示结构的透明聚酰亚胺薄膜，制得的透明聚酰亚胺薄膜的厚度为30μm。
实施例3
一种含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺，具有如式3.1所示结构：
Figure BDA0003618475190000081
制备方法为：将20.82g(50mmol)3，6-二氨基-2，7-二叔丁基-10-甲基吖啶-10-溴化铵、26.02g(50mmol)5，5'-((丙烷-2，2-二基双(4，1-亚苯基))双(氧基)双(异苯并呋喃-1，3-二酮)与0.7ml异喹啉、45ml间甲酚和300ml N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，在室温下搅拌3h充分溶解后加热至240℃进行缩聚反应，反应18h，得到缩聚反应液；然后向得到的缩聚反应液中加入1000ml甲醇，析出固体，抽滤，将固体产物用去离子水冼涤三次，最后在200℃真空干燥14小时，得到聚酰亚胺粉末。
本实施例中二胺单体3，6-二氨基-2，7-二叔丁基-10-甲基吖啶-10-溴化铵具有如式3.2所示结构：
Figure BDA0003618475190000082
本实施例中二酐单体5，5'-((丙烷-2，2-二基双(4，1-亚苯基))双(氧基)双(异苯并呋喃-1，3-二酮)具有如式3.3所示结构：
Figure BDA0003618475190000083
一种透明聚酰亚胺薄膜，由式3.1所示结构的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺作为成膜物，制备方法为：
将上述得到的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺粉末溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，待完全溶解后，过滤、真空脱泡，得到均一的聚酰亚胺涂覆液，涂覆液中的固含量为15wt％，然后将得到的聚酰亚胺涂覆液经刮刀涂布至玻璃或金属基板上，转移至马弗炉分别经过65℃、135℃、190℃、220℃四段温度烘烤，总烘烤时间240分钟，最终得到具有式3.1所示结构的透明聚酰亚胺薄膜，制得的透明聚酰亚胺薄膜的厚度为30μm。
对比例1
一种含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺，具有如式4.1所示结构：
Figure BDA0003618475190000091
制备方法为：将14.39g(50mmol)3，6-二氨基-2，7，10-三甲基吖啶-10-氯化铵、19.21g(50mmol)5，11-二氟-5，11-二甲基-5，11-二氢蒽[2，3-c：6，7-c']二呋喃-1，3，7，9-四酮与0.7ml异喹啉、45ml间甲酚和300ml N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，在室温下搅拌3h充分溶解后加热至150℃进行缩聚反应，反应15h，得到缩聚反应液；然后向得到的缩聚反应液中加入1000ml甲醇，析出固体，抽滤，将固体产物用去离子水冼涤三次，最后在180℃真空干燥12h，得到聚酰亚胺粉末。
本实施例中二胺单体3，6-二氨基-2，7，10-三甲基吖啶-10-氯化铵具有如式4.2所示结构：
Figure BDA0003618475190000092
本实施例中二酐单体5，11-二氟-5，11-二甲基-5，11-二氢蒽[2，3-c：6，7-c']二呋喃-1，3，7，9-四酮具有如式4.3所示结构：
Figure BDA0003618475190000101
一种透明聚酰亚胺薄膜，由式4.1所示结构的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺作为成膜物，制备方法为：
将上述得到的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺粉末溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，待完全溶解后，过滤、真空脱泡，得到均一的聚酰亚胺涂覆液，涂覆液中的固含量为12wt％，然后将得到的聚酰亚胺涂覆液经刮刀涂布至玻璃或金属基板上，转移至马弗炉分别经过65℃、135℃、190℃、220℃四段温度烘烤，总烘烤时间240分钟，最终得到具有式4.1所示结构的透明聚酰亚胺薄膜，制得的透明聚酰亚胺薄膜的厚度为30μm。
对比例2
一种聚酰亚胺，具有如式5.1所示结构：
Figure BDA0003618475190000102
制备方法为：将11.97g(50mmol)2，7-二甲基-9，10-二氢吖啶-3，6-二胺、19.21g(50mmol)5，11-二氟-5，11-二甲基-5，11-二氢蒽[2，3-c：6，7-c']二呋喃-1，3，7，9-四酮与0.7ml异喹啉、45ml间甲酚和300ml N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，在室温下搅拌3h充分溶解后加热至210℃进行缩聚反应，反应16h，得到缩聚反应液；然后向得到的缩聚反应液中加入1000ml甲醇，析出固体，抽滤，将固体产物用去离子水冼涤三次，最后在180℃真空干燥12h，得到聚酰亚胺粉末。
本对比例中二胺2，7-二甲基-9，10-二氢吖啶-3，6-二胺具有如式5.2所示结构：
Figure BDA0003618475190000111
本对比例中二酐单体5，11-二氟-5，11-二甲基-5，11-二氢蒽[2，3-c：6，7-c']二呋喃-1，3，7，9-四酮具有如式5.3所示结构：
Figure BDA0003618475190000112
一种聚酰亚胺薄膜，由式5.1所示结构的聚酰亚胺作为成膜物，制备方法为：
将上述得到的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺粉末溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，待完全溶解后，过滤、真空脱泡，得到均一的聚酰亚胺涂覆液，涂覆液中的固含量为12wt％，然后将得到的聚酰亚胺涂覆液经刮刀涂布至玻璃或金属基板上，转移至马弗炉分别经过65℃、135℃、190℃、220℃四段温度烘烤，总烘烤时间240分钟，最终得到具有式5.1所示结构的聚酰亚胺薄膜，制得的透明聚酰亚胺薄膜的厚度为30μm。
对比例3
一种聚酰亚胺，具有如式6.1所示结构：
Figure BDA0003618475190000113
制备方法为：将11.87g(30mmol)2，7-二甲基吖啶-3，6-二胺、13.33g(30mmol)2,2'-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐与0.7ml异喹啉、45ml间甲酚、300ml N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，在室温下搅拌2h充分溶解后加热至180℃进行缩聚反应，反应12h，得到缩聚反应液；然后向得到的缩聚反应液中加入1000ml甲醇，析出固体，抽滤，将固体产物用去离子水冼涤三次，最后在180℃真空干燥12h，得到聚酰亚胺粉末；
本对比例中二胺单体2，7-二甲基吖啶-3，6-二胺具有如式6.2所示结构：
Figure BDA0003618475190000121
本对比例中二酐单体2,2'-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐具有如式6.3所示结构：
Figure BDA0003618475190000122
一种聚酰亚胺薄膜，由式6.1所示结构的聚酰亚胺作为成膜物，制备方法为：
将上述得到的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺粉末溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，待完全溶解后，过滤、真空脱泡，得到均一的聚酰亚胺涂覆液，涂覆液中的固含量为12wt％，然后将得到的聚酰亚胺涂覆液经刮刀涂布至玻璃或金属基板上，转移至马弗炉分别经过65℃、135℃、190℃、220℃四段温度烘烤，总烘烤时间240分钟，最终得到具有式61所示结构的聚酰亚胺薄膜，制得的透明聚酰亚胺薄膜的厚度为30μm。
对比例4
一种聚酰亚胺，具有如式7.1所示结构：
Figure BDA0003618475190000131
制备方法为：将11.82g(30mmol)3，6-二甲基-2，7-二胺蒽、13.33g(30mmol)2,2'-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐与0.7ml异喹啉45ml间甲酚300ml N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，在室温下搅拌2h充分溶解后加热至180℃进行缩聚反应，反应12h，得到缩聚反应液；然后向得到的缩聚反应液中加入1000ml甲醇，析出固体，抽滤，将固体产物用去离子水冼涤三次，最后在180℃真空干燥12h，得到聚酰亚胺粉末；
本对比例中二胺单体3，6-二甲基-2，7-二胺蒽具有如式7.2所示结构：
Figure BDA0003618475190000132
本对比例中二酐单体2,2'-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐具有如式7.3所示结构：
Figure BDA0003618475190000133
一种聚酰亚胺薄膜，由式7.1所示结构的聚酰亚胺作为成膜物，制备方法为：
将上述得到的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺粉末溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，待完全溶解后，过滤、真空脱泡，得到均一的聚酰亚胺涂覆液，涂覆液中的固含量为12wt％，然后将得到的聚酰亚胺涂覆液经刮刀涂布至玻璃或金属基板上，转移至马弗炉分别经过65℃、135℃、190℃、220℃四段温度烘烤，总烘烤时间240分钟，最终得到具有式7.1所示结构的聚酰亚胺薄膜，制得的透明聚酰亚胺薄膜的厚度为30μm。
测试例1
溶解性测试
对实施例1-3和对比例1-4制得的聚酰亚胺的溶解性进行测试，测试方法为：将聚酰亚胺分别溶解在有机溶剂DMF、DMAC中，聚酰亚胺在溶剂中的浓度为10mg/mL，测试聚酰亚胺的溶解性能。测试结果如表1所示。
测试例2
根据热机械分析法，使用热机械分析仪，测量实施例1-3和对比例1-4制得的聚酰亚胺薄膜的热膨胀系数。测量的条件如下：试片尺寸：16mm×4mm；气氛：氮气气氛下；温度：加热速率10℃/min；扫描范围：50-250℃；拉伸力：0.05N；取值范围：50-200℃。测试结果如表1所示。
测试例3
采用紫外分光光度计测量实施例1-3和对比例1-4制得的聚酰亚胺薄膜的可见光透过率。测试结果如表1所示。
测试例4
采用扫描式热差分析仪测量实施例1-3和对比例1-4制得的聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度(Tg)。测量的条件如下：样品尺寸：16mm×4mm；气氛：氮气气氛下；温度：加热速率5℃/min；；拉伸力：0.05N。测试结果如表1所示。
表1聚酰亚胺薄膜的性能测试结果
Figure BDA0003618475190000141
Figure BDA0003618475190000151
如表1所示，实施例1-3为本发明制备的含吡啶季铵盐结构的透明聚酰亚胺薄膜，线膨胀系数为10.9-18.9ppm/K，550nm处可见光透过率为85-92％、玻璃化转变温度为382-410℃，热力学性能优异且溶解性良好，可作为高加工性能的着色聚酰亚胺进行应用。对比例1与实施例1相比，采用相同的原料制备聚酰亚胺，缩聚反应的时间和温度不足导致聚合反应不完全，制得的聚酰亚胺粉及其涂覆得到的聚酰亚胺薄膜各项性能较差；对比例2-4与实施例1相比，采用不同结构二胺单体和二酐单体制备得到聚酰亚胺薄膜，整体溶解性较差，其中对比例2的二胺单体为2，7-二甲基-9，10-二氢吖啶-3，6-二胺，为非平面结构，分子链的平面刚性减弱，使得玻璃化转变温度降低，热稳定性降低，玻璃化转变温度仅为321℃，无法满足高温加工的要求；对比例3-4的二胺单体分别为2，7-二甲基吖啶-3，6-二胺和二甲基-2，7-二胺蒽，分别含有吡啶和苯环给电子基团，使得二胺单体的给电子较能力，制得的聚酰亚胺分子链间的电荷转移增强，导致聚酰亚胺薄膜的可见光透过率降低，仅为58-68％，透明度差。
综上，本发明制备的聚酰亚胺薄膜溶解性好、热稳定性好、玻璃化转变温度高、可见光透过率高，热力学和光学性能良好，具有良好的应用价值。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺，其特征在于，所述含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺具有式Ⅰ所示的化学结构：
Figure FDA0003618475180000011
X-为选自F-、Cl-、Br-、I-、中的一种或多种；
R1、R3各自独立地选自碳原子数为1-5的烷基，R2选自氢原子或苯基；
Ar为选自下组的基团：
Figure FDA0003618475180000012
其中，n为50-150。
2.一种如权利要求1所述的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，通过以下步骤获得：
在保护气氛和催化剂作用下，将含吡啶季铵盐结构的二胺单体和二酐单体溶解在有机溶剂中进行缩聚反应，反应结束后加入沉淀剂过滤沉淀，水洗烘干后得到所述含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺；
所述的含吡啶季铵盐结构的二胺单体，具有式Ⅱ所示的化学结构：
Figure FDA0003618475180000013
X-为选自F-、Cl-、Br-、I-中的一种或多种；
R1、R3各自独立地选自碳原子数为1-5的烷基，R2选自氢原子或苯基。
3.根据权利要求2所述的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述含吡啶季铵盐结构的二胺单体包括以下结构式中的任意一种：
Figure FDA0003618475180000021
4.根据权利要求2所述的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述二酐单体包括以下结构式中的任意一种：
Figure FDA0003618475180000022
5.根据权利要求2所述的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述含吡啶季铵盐结构的二胺单体和二酐单体的摩尔比为1:1，所述缩聚反应的反应温度为200-240℃，反应时间为16-18h。
6.根据权利要求2所述的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，所述催化剂为异喹啉和间甲酚，所述沉淀剂为甲醇。
7.一种透明聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述透明聚酰亚胺薄膜的成膜物为权利要求1所述的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺或权利要求2-6任一项所述制备方法得到的含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺。
8.根据权利要求7所述的透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述含吡啶季铵盐结构的聚酰亚胺溶解于溶解剂中，经过滤、真空脱泡后，涂覆成膜，烘烤后得到聚酰亚胺薄膜。
9.根据权利要求8所述的透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，所述溶解剂为N,N-二甲基甲酰胺，溶解得到的溶液的固含量为10wt％-15wt％。
10.根据权利要求8所述的透明聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，所述烘烤采用多段烘烤，烘烤温度分别为65℃、135℃、190℃、220℃，总烘烤时间为240min。
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