基于CpODA無色透明聚酰亞胺薄膜

日期：2025-09-18 11:52

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摘要：基于CpODA無色透明聚酰亞胺薄膜

基于CpODA無色透明聚酰亞胺薄膜

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關鍵詞：聚酰亞胺；脂環二酐；螺環結構；CpODA；酰亞胺化方法；薄膜；無色透明；耐熱穩定性；熱膨脹

近年來，無色聚酰亞胺（PI）薄膜因其優異的熱、光學和介電性能而備受關注，是*有前途的先進光電應用候選材料之一，被廣泛應用于柔性顯示器、柔性有機太陽能電池、可穿戴傳感器、電子芯片及顯示封裝等領域。將脂環結構單元引入PI的主鏈中將有助于抑制電荷轉移相互作用，改善薄膜的無色透明性，但與此同時通常會影響薄膜的耐熱穩定性。

近期，研究人員采用螺環結構的脂環二酐（CpODA）與芳香族二胺縮聚合成聚酰胺酸，并基于不同的薄膜制備工藝獲得了系列無色透明PI薄膜，詳細考察了螺環結構的引入和制備方法對薄膜光學、耐熱等性能的影響。

基于螺環二酐 CpODA和5種不同結構的芳香二胺，研究人員首先合成得到聚酰胺酸，其對數粘度在1.47~0.54dL/g。之后，將聚酰胺酸分別采用三種方法進行酰亞胺化：熱法、化學法、熱與化學相結合法。

在熱酰亞胺化法中，酰亞胺化溫度顯著影響PI薄膜的質量和分子量。當聚酰胺酸的固化溫度高于玻璃化轉變溫度（T_g）時，可獲得柔性的PI薄膜且分子量呈數倍增加，這表明后聚合反應發生在 T_g 附近。

研究發現，當聚酰胺酸的固化溫度低于T_g時，通過結合化學和熱酰亞胺化方法也可制備得到完全酰亞胺化的柔性薄膜。

基于CpODA所制備的PI薄膜表現出良好的耐熱性能，T_g基本都在330℃以上，熱分解溫度在475~501℃ 之間，5%熱失重溫度大于450℃。研究人員認為高的T_g主要歸因于主鏈結構中酮基之間的偶極-偶極相互作用以及剛性螺環結構。

所制備PI薄膜的熱膨脹系數（CTE）介于17~57ppm/K之間，并且低膨脹的薄膜體系表現出較大的相位延遲（R_th），這意味著分子鏈主要在薄膜面內方向排列。

此外，所有薄膜均呈無色透明，截止波長在337nm以下。值得注意的是，通過化學酰亞胺化法制備的PI薄膜表現出優異的光學性能。

研究成果發表在國際學術期刊 Polymers （2021，13：2824），**作者和通訊作者分別是日本東京工藝大學的Ozawa H和Matsumoto T。

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