傳統(tǒng)PI薄膜由于分子間和分子內(nèi)的CTC相互作用,在可見光范圍內(nèi)具有很強的吸收特性,限制了其在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,制備耐高溫無色透明PI薄膜已成為顯示技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵科學問題之一。
從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā),需選用帶有弱吸電子基團的二酐單體和弱給電子基團的二胺單體,以降低分子鏈間電荷傳遞作用,從而制備耐高溫無色透明PI薄膜。
引入強電負性基團、脂肪環(huán)結(jié)構(gòu)、大取代基、不對稱結(jié)構(gòu)和剛性非共面結(jié)構(gòu)有利于制備無色透明PI。
這些基團的引入可以降低分子鏈的有序性和對稱性,從而減少PI分子鏈的堆積,在一定程度上增加分子鏈的空間自由體積,破壞鏈間共軛,從而抑制或減少分子間或分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物的形成,減少PI在可見光區(qū)的吸收,提高薄膜的透光率。
雖然CTC作用對 PI 的光學性質(zhì)不利,但卻可以使得知識分子鏈間具有強的相互促進作用,限制了分子鏈的運動,保證了PI出色的熱性能。有利于提高材料進行光學透明性的分子利用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計企業(yè)往往我們會在發(fā)展一定程度上能夠降低建筑材料的熱性能;而增加熱性能的結(jié)構(gòu)影響因素,例如剛性芳香族結(jié)構(gòu)、高度共軛體系結(jié)構(gòu),會帶來CTC效應(yīng),往往會造成損害材料的光學透明性。
一、引入強電負性基因
強電負性能減少PI分子鏈的聚集,增加分子鏈之間的自由體積,減少電荷轉(zhuǎn)移相互作用,提高 PI 薄膜的透明度。
由于三氟甲基具有很強的吸電子能力和很大的自由體積,在PI的結(jié)構(gòu)中引入含氟基團可以減少分子內(nèi)和分子間的電荷轉(zhuǎn)移相互作用,從而制備出無色透明的PI薄膜。
二、引入大取代基因
一方面,在 PI 結(jié)構(gòu)中引入大體積取代基可以有效地減少鏈間相互作用,增加鏈間距,從而降低鏈堆積密度; 另一方面,體積基可以阻礙電子流動和分子鏈之間的共軛以及 CTC 的形成概率,從而提高材料的透明度和溶解度。同時,大體積取代基的引入不會破壞分子鏈的剛性,在一定程度上保持材料的熱性能。
雖然大體積取代基的引入可以提高PI薄膜的透過率,但得到的聚合物薄膜大多仍具有一定的顏色,并且難以合成帶有大體積側(cè)基的單體,限制了其應(yīng)用。
三、引入脂環(huán)結(jié)構(gòu)
在傳統(tǒng)PI中引入脂環(huán)結(jié)構(gòu)分析可以直接用來進行制備具有耐高溫無色透明PI薄膜,這是企業(yè)由于脂環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠通過破壞芳香族PI鏈段上的共軛體系結(jié)構(gòu),降低知識分子鏈間的相互影響作用力,增大鏈間自由體積,減少CTC的形成,從而不斷提升PI薄膜的透明性和溶解度,同時也可以有效維持薄膜提供良好的耐熱穩(wěn)定性。
介紹了非對稱剛性非共面結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)的PI一般具有剛性和對稱的分子結(jié)構(gòu)。由于鏈間強烈的CTC效應(yīng),分子鏈緊密堆積,賦予PI良好的耐熱性、力學性能和耐溶劑性。但規(guī)整的結(jié)構(gòu)一般使其溶解性較差,給加工帶來很大問題。
非對稱剛性非共面結(jié)構(gòu)的引入破壞了 PI 分子鏈的對稱性,降低了分子鏈的規(guī)則性,增加了分子鏈之間的自由體積,使其具有良好的溶解性。
此外,鏈間的共軛作用也會受到破壞,減少了CTC的形成,有利于制備透明PI薄膜。
五、引入無機納米粒子
引入可聚合的無機納米粒子系統(tǒng)也是作為一種在維持 PI 良好學習光學技術(shù)性能的同時,提高其熱性能的方法。無機納米粒子進行一般企業(yè)具有一定剛性的內(nèi)核空間結(jié)構(gòu),這是它提高PI熱性能的主要問題原因,而帶有可聚合基團的無機納米粒子,能夠更加均勻分布分散在 PI 分子鏈中,有效方式避免了無機物的團簇,有利于學生得到透明性以及良好的PI薄膜。