CN118048037A - 聚酰胺-酰亚胺基膜、其制备方法、覆盖窗和显示装置 - Google Patents
聚酰胺-酰亚胺基膜、其制备方法、覆盖窗和显示装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施方案旨在提供一种聚酰胺‑酰亚胺基膜,其TGA重量损失面积值(TDA)为0.01%min/℃或更低,并具有优异的机械性能、光学性能和后处理适用性,还提供了一种该膜的制备方法,以及包含该膜的覆盖窗和显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚酰胺-酰亚胺基膜、其制备方法、覆盖窗和显示装置。
背景技术
聚酰亚胺基树脂,如聚(酰胺-酰亚胺)(PAI),具有优异的耐磨擦性、耐热性和耐化学性。因此,它们被用于初级电绝缘、涂层、粘合剂、挤出用树脂、耐热涂料、耐热板、耐热粘合剂、耐热纤维和耐热膜等应用中。
聚酰亚胺应用于各个领域。例如,聚酰亚胺被制成粉末形式并用作金属或磁性导线的涂层。根据其应用情况,聚酰亚胺可与其他添加剂混合。此外,聚酰亚胺与含氟聚合物一起用作装饰和防腐的涂料。它还起到将含氟聚合物粘合到金属基板上的作用。此外,聚酰亚胺用于涂覆厨具,利用其耐热性和耐化学性用作气体分离膜,并且在天然气井中用于过滤如二氧化碳、硫化氢和杂质等污染物。
近年来,聚酰亚胺以膜形式发展,该膜更便宜,并且具有优异的光学、机械和热学性能。这种聚酰亚胺基膜可以应用于有机发光二极管(OLEDs)或液晶显示器(LCDs)等显示材料,并且如果实现延迟性能,则可以应用于抗反射膜、补偿膜和延迟膜。
当功能层如硬涂层层压在这种聚酰亚胺基膜上时,存在功能层与膜分离的问题,或者当在后处理中将膜浸入溶剂中时,膜的机械和光学性能劣化。因此,对开发具有优异机械性能、光学性能和后处理适用性的膜的需求不断增加。
发明内容
技术问题
本发明的实施方案旨在提供一种在机械性能、光学性能和后处理适用性方面优异的聚酰胺-酰亚胺基膜、其制备方法、以及包括其的覆盖窗以及显示装置。
问题的解决方案
根据一实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)为0.01%min/℃或更低。
根据另一实施方案的用于显示装置的覆盖窗,其包括聚酰胺-酰亚胺基膜和功能层,其中,聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)为0.01%min/℃或更低。
根据另一实施方案的显示装置,其包括:显示单元;以及设置在显示单元上的覆盖窗,其中覆盖窗包括聚酰胺-酰亚胺基膜和功能层,并且聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)为0.01%min/℃或更低。
根据一实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜的制备方法,其包括将二胺化合物、二酐化合物和二羰基化合物在有机溶剂中聚合以制备聚酰胺-酰亚胺基聚合物溶液;将该溶液流延以制备凝胶片;以及对该凝胶片进行热处理。
发明的有益效果
由于根据实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)调整为0.01%min/℃或更低,因此其在光学性能和机械性能以及对后处理的适用性,例如对功能层的粘附力和耐溶剂性方面优异。
一旦制备了该聚酰胺-酰亚胺基膜,就对其进行后处理,例如层压功能层以赋予诸如抗指纹、抗静电、防散射和附着力增强等功能的工艺,和/或者将其浸入溶剂中。
在后处理之后,功能层可能会从膜上脱落,或光学和机械性能可能会劣化,例如溶剂浸泡后雾度急剧增加。因此,后处理的适用性,例如耐溶剂性和对功能层的粘附力,对最终产品的质量可靠性起着重要作用。
由于根据该实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜具有调整至特定范围的TGA重量损失面积值(TDA),因此可以提高最终产品的质量可靠性和产品产率,例如用于显示装置的覆盖窗或已经应用了该膜的显示装置。
附图说明
图1是根据一实施方案的显示装置的示意性分解图。
图2是根据一实施方案的显示装置的示意性透视图。
图3是根据一实施方案的显示装置的示意性截面图。
图4是根据一实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜的制备方法的示意性流程图。
图5是根据一实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜的制备方法中热处理凝胶片的步骤的示意性流程图。
图6显示了根据ASTM D3359方法B进行横切试验的评估标准。
附图标记说明
100:聚酰胺-酰亚胺基膜
101:第一侧102:第二侧
200:功能层 300:覆盖窗
400:显示单元 500:粘合层。
具体实施方式
在下文中,将参考附图详细描述本实施方案,以使得本发明所属领域的技术人员可以容易地实施它们。然而,这些实施方案可以以许多不同的方式实施并且不限于这里所描述的那些方式。
在本说明书通篇中,在提及每个膜、窗、面板、层等形成在另一膜、窗、面板、层等“上”或“下”的情况下时,其不仅意味着一个元件直接形成在另一元件之上或之下,而且意味着一个元件间接形成在另一元件之上或之下,而其它元件介于它们之间。此外,关于每个元件“上”或“下”的术语可以参照附图。为了便于描述,附图中的各个元件的尺寸可能被夸大,并且不表示实际尺寸。此外,在整个说明书中,相同的附图标记表示相同的元件。
在本说明书通篇中,当一个部件被称为“包括”一个元件时,应当理解,除非另外具体说明,否则可包括其他元件,而不是排除其他元件。
在本说明书中,单数表达解释为涵盖上下文中解释的单数或复数,除非另有说明。
此外,除非另外指明,否则表示本文中使用的有关所用元件的物理特性数量、尺寸反应条件等的所有数字和表达均应理解为由术语“约”修饰。
术语第一、第二等在本文中用于描述各种元件,并且这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。
此外,如本文所用的术语“取代的”意指被至少一个选自由以下取代基团组成的组取代基团:氘、-F、-Cl、-Br、-I、羟基、氰基、硝基、氨基、脒基、肼基、腙基、酯基、酮基、羧基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的脂环族有机基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂芳基。以上列举的取代基可以彼此连接以形成环。
聚酰胺-酰亚胺基膜
一实施方案提供了一种聚酰胺-酰亚胺基膜,其具有满足特定范围的TGA重量损失面积值(TDA),由此其不仅在耐热性和黄色指数方面优异,而且在后处理的适用性,例如耐溶剂性和对功能层的粘附力方面也优异。
根据一实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)为0.01%min/℃或更低。
具体地,聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)可以是0.009%min/℃或更低、0.008%min/℃或更低、0.007%min/℃或更低、0.006%min/℃或更低、0.005%min/℃或更低,0.004%min/℃或更低,0.003%min/℃或更低、0.0022%min/℃或更低或0.002%min/℃或更低,以及0.0001%min/℃或更高、0.0002%min/℃或更高、0.0003%min/℃或更高、0.0004%min/℃或更高、0.0005%min/℃或更高、0.0006%min/℃或更高、0.0007%min/℃或更高、0.0008%min/℃或更高、0.0009%min/℃或更高或0.001%min/℃或更高。
更具体地,聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)可以是0.0001%至0.01%min/℃、0.0001%至0.008%min/℃、0.0001%至0.006%min/℃、0.0001%至0.004%min/℃、0.0001%至0.003%min/℃、0.0001%至0.0022%min/℃、0.0001%至0.002%min/℃、0.0005%至0.01%min/℃、0.0005%至0.008%min/℃、0.0005%至0.006%min/℃、0.0005%至0.004%min/℃、0.0005%至0.003%min/℃、0.0005%至0.0022%min/℃、0.0005%至0.002%min/℃、0.0008%至0.01%min/℃、0.0008%至0.008%min/℃、0.0008%至0.006%min/℃、0.0008%至0.004%min/℃、0.0008%至0.003%min/℃、0.0008%至0.0022%min/℃、0.0008%至0.002%min/℃、0.001%至0.01%min/℃、0.001%至0.008%min/℃、0.001%至0.006%min/℃、0.001%至0.004%min/℃、0.001%至0.003%min/℃、0.001%至0.0022%min/℃或0.001%至0.002%min/℃,但不限于此。
在TGA分析中,第一重量损失温度(Tw)是指在270℃至330℃的温度范围内重量损失变化率最大的温度。此外,在重量损失变化率(y轴)相对于温度(x轴)的曲线中,当绘制一条直线连接对应于(Tw-30)℃温度的点和对应于(Tw+30)℃温度的点时,该直线和该曲线之间的区域中存在第一重量损失温度(Tw)的部分的面积指的是TGA重量损失面积值(TDA)。
TGA分析可以使用TA的Q500型热重分析仪进行,取2g聚酰胺-酰亚胺基膜的测试样品,在25℃至700℃的范围内以10℃/分钟的速度加热。
当聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)控制在上述范围内时,光学和机械性能优异,并且当该膜进行后处理例如功能层的层压处理时,与功能层的粘附力增强,因此在应用于产品时,可显著减少层间脱层现象。此外,它具有优异的耐溶剂性,因为即使被浸入常用于后处理的溶剂之后,其物理性能也不会劣化。
相反,如果聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)在上述范围之外,则与功能层的粘附力差,并且在浸入溶剂中后,例如黄色指数的光学性能可能劣化,从而导致膜的质量可靠性下降。此外,当使用该膜制造产品时,产品的缺陷率可能较高。
在TGA分析中,聚酰胺-酰亚胺膜可具有285℃或更高的第一重量损失温度(Tw)。
具体地,在TGA分析中聚酰胺-酰亚胺基膜的第一重量损失温度(Tw)可以为290℃或更高、293℃或更高、295℃或更高、298℃或更高或300℃或更高,以及330℃或更低、325℃或更低、320℃或更低、315℃或更低、312℃或更低、310℃或更低或308℃或更低。
更具体地,在TGA分析中,聚酰胺-酰亚胺基膜的第一重量损失温度(Tw)可以为280℃至330℃、280℃至320℃、280℃至315℃、280℃至310℃、290℃至330℃、290℃至320℃、290℃至315℃、290℃至310℃、295℃至330℃、295℃至320℃、295℃至315℃或295℃至310℃,但不限于此。
如果聚酰胺-酰亚胺基膜的第一重量损失温度(Tw)满足上述范围,则可以提高对功能层的粘附力和对后处理的适用性,例如耐溶剂性。
在一实施方案中,聚酰胺-酰亚胺基膜在TGA分析中可具有290℃或更高的1%重量损失温度(Td1)。
具体地,在TGA分析中,聚酰胺-酰亚胺基膜的1%重量损失温度(Td1)可以是295℃或更高、300℃或更高、305℃或更高或310℃或更高,以及360℃或更低、355℃或更低,350℃或更低、345℃或更低或340℃或更低。
更具体地,在TGA分析中,聚酰胺-酰亚胺基膜的1%重量损失温度(Td1)可以为280℃至360℃、280℃至350℃、280℃至345℃、280℃至340℃、290℃至360℃、290℃至350℃、290℃至345℃、290℃至340℃、300℃至360℃、300℃至350℃、300℃至345℃、300℃至340℃、310℃至360℃、310℃至350℃、310℃至345℃或310℃至340℃,但不限于此。
例如,当取2g聚酰胺-酰亚胺基膜的测试样品,并使用TA的Q500型热重分析仪在25℃至700℃的范围内以10℃/分钟的速率加热时,1%重量损失温度(Td1)可以指发生1%重量损失的温度。
在一实施方案中,在TGA分析中,聚酰胺-酰亚胺基膜可具有400℃或更高的5%重量损失温度(Td5)。
具体地,在TGA分析中,聚酰胺-酰亚胺基膜的5%重量损失温度(Td5)可以为405℃或更高、410℃或更高、415℃或更高、420℃或更高、425℃或更高或430℃或更高,以及470℃或更低、460℃或更低、455℃或更低、450℃或更低、445℃或更低或440℃或更低。
更具体地,在TGA分析中,聚酰胺-酰亚胺基膜的5%重量损失温度(Td5)可以为400℃至470℃、400℃至460℃、400℃至450℃、400℃至440℃、410℃至470℃、410℃至460℃、410℃至450℃、410℃至440℃、420℃至470℃、420℃至460℃、420℃至450℃、420℃至440℃、430℃至470℃、430℃至460℃、430℃至450℃或430℃至440℃,但不限于此。
例如,当取2g聚酰胺-酰亚胺基膜的测试样品,并使用TA的Q500型热重分析仪在25℃至700℃的范围内以10℃/分钟的速率加热时,5%重量损失温度(Td5)可以指发生5%重量损失的温度。
如果聚酰胺-酰亚胺基膜的1%重量损失温度(Td1)和5%重量损失温度(Td5)均满足上述范围,则膜中的溶剂残留量较低,膜的光学性能和机械性能可以得到改善。
聚酰胺-酰亚胺基膜对功能层的粘附力可以为4B或更高或5B。
功能层可以是从由硬涂层、减反射层、防污层和防闪光层组成的组中选择的至少一种,但不限于此。
在一实施方案中,底涂层可介于功能层和聚酰胺-酰亚胺膜之间。
具体地,聚酰胺-酰亚胺基膜对硬涂层的粘附力可以为4B或更高。更具体地,聚酰胺-酰亚胺基膜对硬涂层的粘附力可以为5B或更高。
例如,对硬涂层的粘附力的数值可以通过以下方法测得:将底涂层组合物施加到聚酰胺-酰亚胺基膜上以形成厚度为0.1μm的底涂层、将硬涂层组合物施加到底涂层上以形成厚度为5μm的硬涂层,根据ASTM D 3359(方法B)标准以规则间隔的网格形式切割硬涂层的表面,并在其上附着和去除胶带(Nitto胶带50B)以检查网格薄片从表面脱离的程度。
此处,硬涂层可包括有机组分、无机组分和有机-无机复合组分中的至少一种作为硬涂层剂。作为一实例,硬涂层可包括有机树脂。具体地,有机树脂可以是可固化树脂。因此,硬涂层可以是可固化的涂层。
具体地,硬涂层可包括选自由聚氨酯丙烯酸酯基化合物、丙烯酸酯基化合物和环氧丙烯酸酯基化合物组成的组中的至少一种。更具体地,硬涂层可包括聚氨酯丙烯酸酯基化合物和丙烯酸酯基化合物。
当聚酰胺-酰亚胺基膜在MIBK中浸入5秒并在80℃下干燥3分钟,并测量其雾度时,雾度的变化量(ΔHzM)可为0.5%或更小。
具体地,聚酰胺-酰亚胺基膜在浸入MIBK后的雾度变化量(ΔHzM)可以是0.4%或更小、0.3%或更小、0.2%或更小、0.15%或更小或0.1%或更小,但不限于此。
ΔHzM(%)是HzM–Hz0的值,其中Hz0代表膜的初始雾度(%),HzM代表将膜浸入MIBK溶剂中5秒并在80℃下干燥3分钟后测得的雾度(%)。
当聚酰胺-酰亚胺基膜浸入IPA中5秒并在80℃下干燥3分钟,并测量其雾度时,雾度变化量(ΔHzI)可为0.3%或更小。
具体地,该聚酰胺-酰亚胺基膜浸入IPA后,其雾度变化量(ΔHzI)可以是0.2%或更小、0.15%或更小、0.1%或更小或0.08%或更小,但不限于此。
ΔHzI(%)是HzI–Hz0的值,其中Hz0代表膜的初始雾度(%),HzI代表将膜浸入IPA溶剂中5秒并在80℃下干燥3分钟后测得的雾度(%)。
聚酰胺-酰亚胺基膜浸入MIBK中5秒并在80℃下干燥3分钟后的雾度变化量(ΔHzM)和聚酰胺-酰亚胺基膜浸入IPA中5秒钟并在80℃下干燥3分钟后的雾度变化量(△HzI)的平均值(ΔHzAVG)可以是0.4%或更小。
具体地,聚酰胺-酰亚胺基膜的雾度变化量的平均值(ΔHzAVG)可以是0.3%或更小、0.2%或更小、0.15%或更小、0.12%或更小、0.1%或更小、0.09%或更小或0.08%或更小,但不限于此。
雾度变化量的平均值(ΔHzAVG)可以是用于确定膜的耐溶剂性的一个度量。
在一实施方案中,聚酰胺-酰亚胺基膜可以具有40dyn/cm或更大的第一侧的表面张力。
具体地,聚酰胺-酰亚胺基膜的第一侧的表面张力可以是43dyn/cm或更大、45dyn/cm或更大、46dyn/cm或更大,或47dyn/cm或更大,以及55dyn/cm或更小、53dyn/cm或更小、52dyn/cm或更小、51dyn/cm或更小或50dyn/cm或更小。
在一实施方案中,第一侧可以是膜的空气侧。空气侧是指不与用于形成聚酰胺-酰亚胺基膜的载体接触的一侧。具体地,在制备膜的方法中,空气侧可以是指不与输送带接触的一侧,聚酰胺-酰亚胺基聚合物溶液在该输送带上流延并干燥。
在一实施方案中,聚酰胺-酰亚胺基膜可以具有40dyn/cm或更大的第二侧的表面张力。
具体地,聚酰胺-酰亚胺基膜的第二侧的表面张力可以是43dyn/cm或更大、45dyn/cm或更大、46dyn/cm或更大、或47dyn/cm或更大,以及55dyn/cm或更小、53dyn/cm或更小、52dyn/cm或更小、51dyn/cm或更小或50dyn/cm或更小。
在一实施方案中,第二侧可以是膜的输送带侧。该输送带侧是指与用于形成聚酰胺-酰亚胺基膜的载体接触的一侧。具体地,在制备膜的方法中,空气侧可以是指不与输送带接触的一侧,聚酰胺-酰亚胺基聚合物溶液在该输送带上流延并干燥。
根据一实施方案,聚酰胺-酰亚胺基膜具有5.0GPa或更大的模量。具体地,该模量可以是5.5GPa或更大、5.7GPa或更大或6GPa或更大。
聚酰胺-酰亚胺基膜可具有80%或更高的透射率。例如,该透射率可以是85%或更高、88%或更高,并且可以是100%或更低或99%或更低。
该聚酰胺-酰亚胺基膜具有1%或更低的雾度。具体地,雾度可以是0.8%或更低、0.7%或更低、0.6%或更低、或0.5%或更低,但不限于此。
膜的透射率和/或雾度可以是在可见光波长范围(400至700nm)中测量的值。具体地,膜的透射率可以是在可见光波长范围内测量的总透光率。
聚酰胺-酰亚胺基膜具有5或更低的黄色指数。例如,黄色指数可以是4.5或更低、4.0或更低、或3.5或更低,但不限于此。
在一实施方案中,基于50μm的厚度,聚酰胺-酰亚胺基膜具有3μm或更小或2μm或更小的厚度偏差。此外,厚度偏差率可以是5%或更小、4%或更小、或3%或更小,但不限于此。
在一实施方案中,基于50μm的膜厚度,聚酰胺-酰亚胺基膜可以具有5GPa或更大的模量、80%或更高的透射率、1%或更低的雾度和5或更低的黄色指数,但不限于此。
聚酰胺-酰亚胺基膜的抗压强度可为0.4kgf/μm或更高。具体地,抗压强度可以是0.45kgf/μm或更高或0.46kgf/μm或更高,但不限于此。
当在UTM压缩模式下使用2.5-mm球形尖端以10mm/min的速度对聚酰胺-酰亚胺基膜进行穿孔时,包括裂纹的穿孔的最大直径(mm)为60mm或更小。具体地,穿孔的最大直径可以是5mm至60mm、10mm至60mm、15mm至60mm、20mm至60mm、25mm至60mm、或25至58mm,但不限于此。
聚酰胺-酰亚胺基膜的表面硬度可为HB或更高。具体地,表面硬度可以是H或更高、或2H或更高,但不限于此。
聚酰胺-酰亚胺基膜的拉伸强度可以为15kgf/mm2或更高。具体地,拉伸强度可以是18kgf/mm2或更高、20kgf/mm2或更高、21kgf/mm2或更高或22kgf/mm2或更高,但不限于此。
聚酰胺-酰亚胺基膜的伸长率可以为15%或更高。具体地,伸长率可以是16%或更高、17%或更高、或18%或更高,但不限于此。
当基于50μm的厚度的聚酰胺-酰亚胺基膜被折叠成具有3mm的曲率半径时,断裂前的折叠次数可以是200,000或更多。
当膜折叠后曲率半径为3mm然后展开时,折叠次数计为1。
由于聚酰胺-酰亚胺基膜的折叠次数满足上述范围,因此其可以有利地应用于可折叠的显示装置或柔性的显示装置。
聚酰胺-酰亚胺基膜的表面粗糙度可以为0.01μm至0.07μm。具体地,表面粗糙度可以为0.01μm至0.07μm或0.01μm至0.06μm,但不限于此。
由于聚酰胺-酰亚胺基膜的表面粗糙度满足上述范围,因此可以有利于实现亮度条件或质感,更好的将其应用于显示装置。
聚酰胺-酰亚胺基膜中残留溶剂的含量可以为1,500ppm或更少。例如,残留溶剂的含量可以为1,200ppm或更少、1,000ppm或更少、800ppm或更少、500ppm或更少、或300ppm或更少,但不限于此。
残留溶剂是指在膜生产过程中未挥发而残留在最终生产的膜中的溶剂。
如果聚酰胺-酰亚胺基膜中的残留溶剂的含量超过上述范围,则膜的耐久性可能会劣化,并且可能会对膜的质量偏差产生影响。特别是,由于它会影响机械强度,因此可能会对膜的后处理产生不利影响。由于膜的吸湿性加快,其光学性能或耐光性以及耐热性,更不用说机械性能,也可能劣化。
根据一实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜包括聚酰胺-酰亚胺基聚合物,其通过聚合二胺化合物、二酐化合物和二羰基化合物来制备。
聚酰胺-酰亚胺基聚合物是含有酰亚胺重复单元和酰胺重复单元的聚合物。
具体地,聚酰胺-酰亚胺基聚合物包括来源于二胺化合物和二酐化合物的聚合的酰亚胺重复单元,以及来源于二胺化合物和二羰基化合物的聚合的酰胺重复单元。
二胺化合物是一种与二酐化合物形成酰亚胺键,并与二羰基化合物形成酰胺键,从而形成共聚物的化合物。
二胺化合物没有特别限制,例如其可以是含有芳族结构的芳族二胺化合物。例如,二胺化合物可以是由下式1表示的化合物。
[式1]
H2N-(E)e-NH2
在式1中,E可选自取代或未取代的二价C6-C30脂肪族环基团、取代或未取代的二价C4-C30脂肪族杂环基团、取代或未取代的二价C6-C30芳环基团、取代或未取代的二价C4-C30杂芳环基团、取代或未取代的C1-C30亚烷基、取代或未取代的C2-C30亚烯基、取代或未取代的C2-C30亚炔基、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)2-、-Si(CH3)2-、-C(CH3)2-和-C(CF3)2-。
e选自1至5的整数。当e是2或更大时,Es可以彼此相同或不同。
式1中的(E)e可以选自由下式1-1a至1-14a表示的基团,但不限于此。
具体地,式1中的(E)e可以选自由下式1-1b至1-13b表示的基团,但不限于此。
更具体地,式1中的(E)e可为由上式1-6b表示的基团或由上式1-9b表示的基团。
在一实施方案中,二胺化合物可以包括具有含氟取代基的化合物或具有醚基(-O-)的化合物。
二胺化合物可以由具有含氟取代基的化合物组成。在这种情况下,含氟取代基可以是氟化烃基,且具体地可以是三氟甲基。但不限于此。
在一些实施方案中,二胺化合物可以包括一种二胺化合物。即,二胺化合物可以由单一组分构成。
例如,二胺化合物可以包括由下式表示的2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯(TFDB),但不限于此。
二酐化合物具有低的双折射值,使得它可以有助于增强光学性能,例如包括聚酰胺-酰亚胺基聚合物的膜的透射率。
二酐化合物没有特别限制,但其可以是例如含有芳族结构的芳族二酐化合物。例如,二胺化合物可以是由下式2表示的化合物。
[式2]
在式2中,G可以是选自取代或未取代的四价C6-C30脂肪族环基团、取代或未取代的四价C4-C30脂肪族杂环基团、取代或未取代的四价C6-C30芳环基团、或取代或未取代的四价C4-C30杂芳环基团,其中脂肪族环基团、脂肪族杂环基团、芳环基团或杂芳环基团可以单独存在,可以彼此稠合以形成稠环,或可以通过选自取代或未取代的C1-C30亚烷基、取代或未取代的C2-C30亚烯基、取代或未取代的C2-C30亚炔基、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)2-、-Si(CH3)2-、-C(CH3)2-和-C(CF3)2-的键合基团键合。
上式2中的G可以选自由下式2-1a至2-9a表示的基团,但不限于此。
例如,式2中的G可以是由上述式2-2a表示的基团,由上述式2-8a表示的基团,或由上述式2-9a表示的基团。
在一实施方案中,二酐化合物可包括具有含氟取代基的化合物、具有联苯基的化合物或具有酮基的化合物。
含氟取代基可以是氟化烃基,并且具体可以是三氟甲基。但不限于此。
在另一实施方案中,二酐化合物可由单一组分或两种组分的混合物组成。
例如,二酐化合物可以包括选自由2,2'-双-(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)和3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(BPDA)组成的组中的至少一种,其具有以下结构,但不限于此。
二胺化合物和二酐化合物可聚合形成聚酰胺酸。
随后,可以通过脱水反应将聚酰胺酸转化为聚酰亚胺,并且聚酰亚胺包括酰亚胺重复单元。
聚酰亚胺可形成由下式A表示的重复单元。
[式A]
在式A中,E、G和e如上所述。
例如,聚酰亚胺可包括由以下式A-1表示的重复单元,但不限于此。
[式A-1]
在式A-1中,n是1到400的整数。
二羰基化合物没有特别限制,但它可以是例如由以下式3表示的化合物。
[式3]
在式3中,J可选自取代或未取代的二价C6-C30脂肪族环基团、取代或未取代的二价C4-C30脂肪族杂环基团、取代或未取代的二价C6-C30芳环基团、取代或未取代的二价C4-C30杂芳环基团、取代或未取代的C1-C30亚烷基、取代或未取代的C2-C30亚烯基、取代或未取代的C2-C30亚炔基、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)2-、-Si(CH3)2-、-C(CH3)2-和-C(CF3)2-。
j选自1至5的整数。当j为2或更大时,各个J可以彼此相同或不同。
X为卤原子。具体地,X可以是F、Cl、Br、I等。更具体地,X可以是Cl,但不限于此。
上式3中的(J)j可以选自由下式3-1a至3-14a表示的基团,但不限于此。
具体地,上式3中的(J)j可以选自由下式3-1b至3-8b表示的基团,但不限于此。
更具体地,式3中的(J)j可以是由上式3-1b表示的基团,由上式3-2b表示的基团,由上式3-3b表示的基团,或由上式3-8b表示的基团。
例如,上式3中的(J)j可以是由上式3-1b表示的基团,或者由上式3-2b表示的基团。
在一实施方案中,可以单独使用一种二羰基化合物,或者可以使用至少两种彼此不同的二羰基化合物的混合物作为二羰基化合物。如果使用两种或更多种的二羰基化合物,则上式3中的(J)j选自上式3-1b至3-8b表示的基团中的至少两种二羰基化合物可以用作二羰基化合物。
在另一实施方案中,二羰基化合物可以是包含芳族结构的芳族二羰基化合物。
该二羰基化合物可包括如下式所示的对苯二甲酰氯(TPC)、1,1'-联苯-4,4'-二羰基二氯(BPDC)、间苯二甲酰氯(IPC),或它们的组合。但不限于此。
二胺化合物和二羰基化合物可以聚合以形成由以下式B表示的重复单元。
[式B]
在式B中,E、J、e和j如上所述。
例如,二胺化合物和二羰基化合物可以聚合以形成由下式B-1和B-2表示的酰胺重复单元。
或者,二胺化合物和二羰基化合物可以聚合以形成由下式B-2和B-3表示的酰胺重复单元。
[式B-1]
在式B-1中,x为1至400的整数。
[式B-2]
在式B-2中,y为1至400的整数。
[式B-3]
在式B-3中,y为1至400的整数。
根据一实施方案,聚酰胺-酰亚胺基聚合物可包括由以下式A表示的重复单元和由以下式B表示的重复单元:
[式A]
[式B]
在式A和B中,E和J各自独立地选自取代或未取代的二价C6-C30脂肪族环基团、取代或未取代的二价C4-C30脂肪族杂环基团、取代或未取代的二价C6-C30芳环基团,取代或未取代的二价C4-C30杂芳环基团、取代或未取代的C1-C30亚烷基、取代或未取代的C2-C30亚烯基、取代或未取代的C2-C30亚炔基、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)2-、-Si(CH3)2-、-C(CH3)2-和-C(CF3)2-,
e和j各自独立地选自1至5的整数,
当e为2或更大时,则两个或多个E彼此相同或不同,
当j为2或更大时,则两个或多个J彼此相同或不同,
G是取代或未取代的四价C6-C30脂肪族环基团、取代或未取代的四价C4-C30脂肪族杂环基团、取代或未取代的四价C6-C30芳环基团、或取代或未取代的四价C4-C30杂芳环基团,其中脂肪族环基团、脂肪族杂环基团、芳环基团或杂芳环基团可以单独存在,彼此稠合以形成稠环,或通过选自取代或未取代的C1-C30亚烷基、取代或未取代的C2-C30亚烯基、取代或未取代的C2-C30亚炔基、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)2-、-Si(CH3)2-、-C(CH3)2-和-C(CF3)2-的键合基团键合。
聚酰胺-酰亚胺基聚合物可以包括摩尔比为2:98至70:30的酰亚胺基重复单元和酰胺基重复单元。具体地,酰亚胺重复单元与酰胺重复单元的摩尔比可以为2:98至60:40、2:98至55:45、2:98至50:50、5:95至70:30、5:95至60:40、5:95至55:45、5:95至50:50、或10:90至40:60,但不限于此。
如果酰亚胺重复单元与酰胺重复单元的摩尔比在上述范围内,则可以有效地控制聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)等TGA性能,并结合性能处理方法来提高膜的质量可靠性。
在聚酰胺-酰亚胺基聚合物中,由上式A表示的重复单元与由上式B表示的重复单元的摩尔比可以为2:98至70:30。具体地,由式A表示的重复单元与由式B表示的重复单元的摩尔比可以为2:98至60:40、2:98至55:45、2:98至50:50、5:95至70:30、5:95至60:40、5:95至55:45、5:95至50:50、或10:90至40:60,但不限于此。
除了聚酰胺-酰亚胺基聚合物之外,根据一实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜还可包括选自由填料、蓝色颜料和UVA吸收剂组成的组中的至少一种。
填料可包括例如金属或准金属的氧化物、碳酸盐或硫酸盐。例如,填料可包括二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡等,但不限于此。
填料可以颗粒形式使用。此外,填料的表面没有经过特殊的涂层处理,且可以均匀地分散在整个膜中。
由于聚酰胺-酰亚胺基膜包括填料,因此该膜可以在不使光学性能劣化的情况下确保宽视角,并且不仅可以提高粗糙度和可卷绕性,还可以提高膜制备过程中因滑动引起的划痕的改善效果。
填料可具有1.55至1.75的折射率。具体地,填料的折射率可以为1.60至1.75、1.60至1.70、1.60至1.68、或1.62至1.65,但不限于此。
如果填料的折射率满足上述范围,则与x方向折射率(nx)、y方向折射率(ny)以及z方向折射率(nz)相关的双折射值可以得到适当调整,并且可以改善膜在不同角度下的亮度。
另一方面,如果填料的折射率在上述范围之外,则可能会出现填料在膜上可视明显,或由于填料而导致雾度增加的问题。
基于聚酰胺-酰亚胺基聚合物的固体含量的总重量,填料的含量可以为100ppm至15,000ppm。具体地,基于聚酰胺-酰亚胺基聚合物的固体含量的总重量,填料的含量可以为100ppm至14,500ppm、100ppm至14,200ppm、200ppm至14,500ppm、200ppm至14,200ppm、250ppm至14,100ppm、或300ppm至14,000ppm,但不限于此。
如果填料的含量在上述范围之外,则膜的雾度急剧增大,并且填料可在膜的表面相互凝集,以至于可能可视地观察到异物的感觉,或者其可引起滑动性能的问题或在制备过程中使可卷绕性变差。
在一些实施方案中,基于聚酰胺-酰亚胺基聚合物的总重量,可以以50ppm至5,000ppm的量使用蓝色颜料。优选地,基于聚酰胺-酰亚胺基聚合物的总重量,蓝色颜料的用量可以为100ppm至5,000ppm、200ppm至5,000ppm、300ppm至5,000ppm、400ppm至5,000ppm、50ppm至3,000ppm、100ppm至3,000ppm、200ppm至3,000ppm、300ppm至3,000ppm、400ppm至3,000ppm、50ppm至2,000ppm、100ppm至2,000ppm、200ppm至2,000ppm、300ppm至2,000ppm、400ppm至2,000ppm、50ppm至1,000ppm、100ppm至1,000ppm、200ppm至1,000ppm、300ppm至1,000ppm、或400ppm至1,000ppm,但不限于此。
UVA吸收剂可包括吸收本领域中使用的波长为10至400nm的电磁波的吸收剂。例如,UVA吸收剂可包括苯并***基化合物。苯并***基化合物可包括N-酚基苯并***基化合物。在一些实施方案中,N-酚基苯并***基化合物可包括N-酚基苯并***,其中酚基被具有1到10个碳原子的烷基取代。它可以被两个或更多个的烷基取代,烷基可以是直链的、支链的或环状的。
在一些实施方案中,基于聚酰胺-酰亚胺基聚合物的总重量,以重量计,UVA吸收剂可以0.1%到10%的量使用。优选地,相对于聚酰胺-酰亚胺基聚合物的总重量,以重量计,UVA吸收剂的使用量可为0.1%至5%、0.1%至3%、0.1%至2%、0.5%至10%、0.5%至5%、0.5%至3%、0.5%至2%、1%至10%、1%至5%、1%至3%或1至2%,但不限于此。
如上所述的聚酰胺-酰亚胺基膜的物理性能是基于40μm至80μm的厚度。例如,聚酰胺-酰亚胺基膜的物理性能是基于50μm的厚度。
如上所述的聚酰胺-酰亚胺基膜的成分和性能的特征可以彼此结合。
此外,在如上所述的TGA分析中,聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)、第一重量损失温度(Tw)、1%重量损失温度(Td1)、和/或5%重量损失温度(Td5)可以通过结合构成聚酰胺-酰亚胺基膜的各组分的化学和物理性能,以及如下所述的制备聚酰胺-酰亚胺基膜的方法中的每个步骤的特定条件来进行调整。
例如,将构成聚酰胺-酰亚胺基膜的组分的组成和含量、溶剂的残留量、膜制备过程中的热处理和冷却步骤中的聚合条件和热处理条件等结合起来,以实现例如TGA重量损失面积值(TDA)、第一重量损失温度(Tw)等所需范围内的物理性能。
用于显示装置的覆盖窗
根据一实施方案的用于显示装置的覆盖窗包括聚酰胺-酰亚胺基膜和功能层。
聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)为0.01%min/℃或更低。
关于聚酰胺-酰亚胺基膜的细节如上所述。
用于显示装置的覆盖窗可以有利地应用于显示装置。
显示装置
根据一实施方案的显示装置包括显示单元;以及设置在该显示单元上的覆盖窗,其中该覆盖窗包括聚酰胺-酰亚胺基膜和功能层。
聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值(TDA)为0.01%min/℃或更低。
关于聚酰胺-酰亚胺基膜和覆盖窗的细节如上所述。
图1是根据一实施方案的显示装置的示意性分解图。图2是根据一实施方案的显示装置的示意性透视图。图3是根据一实施方案的显示装置的示意性截面图。
具体地,图1至图3示出了一种显示装置,其包括显示单元(400)和设置在显示单元(400)上的覆盖窗(300),其中覆盖窗包括具有第一侧(101)和第二侧(102)的聚酰胺-酰亚胺基膜(100)以及功能层(200),并且粘合层(500)被***在显示单元(400)和覆盖窗(300)之间。
显示单元(400)用于显示图像,并且其可以具有柔性性能。
显示单元(400)可以是用于显示图像的显示面板。例如,它可以是液晶显示面板或有机电致发光显示面板。有机电致发光显示面板可以包括前偏光板和有机EL面板。
前偏光板可以设置在有机EL面板的前侧。具体地,前偏光板可以附着在有机EL面板中显示图像的一侧。
有机EL面板可以通过像素单元的自发光来显示图像。有机EL面板可以包括有机EL基板和驱动基板。有机EL基板可以包括多个有机电致发光单元,每个有机电致发光单元对应于一个像素。具体地,其可包括阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层和阳极。驱动基板可操作地耦合到有机EL基板。即,驱动基板可以耦合到有机EL基板,以便施加诸如驱动电流的驱动信号,使得驱动基板可以通过向各个有机电致发光单元施加电流来驱动有机EL基板。
此外,粘合层(500)可以被***在显示单元(400)和覆盖窗(300)之间。粘合层可以是光学透明的粘合层,但没有特别限定。
覆盖窗(300)可以设置在显示单元(400)上。覆盖窗位于显示装置的外侧位置,从而保护显示单元。
覆盖窗(300)可以包括聚酰胺-酰亚胺基膜和功能层。功能层可以是选自由硬涂层、减反射层、防污层和防闪光层组成的组中的至少一种。功能层可以涂覆在聚酰胺-酰亚胺基膜的至少一侧上。
关于功能层和硬涂层的细节如上所述。
根据一实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜可以以膜的形式应用于显示装置的外部,而不改变显示驱动方法、面板内的滤色器、或层压结构,从而提供一种具有均匀厚度、低雾度、高透射率和高透明度的显示装置。由于既不需要显著的工艺变化也不需要成本的增加,有利于降低生产成本。
根据一实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜可以在高透射率、低雾度和低黄色指数方面具有优异的光学性能,也可以具有优异的机械性能例如模量和柔性,并且当其暴露于紫外线时,可以抑制其光学性能和机械性能的变化(劣化)。
具体地,TGA重量损失面积值(TDA)满足上述范围或更小的聚酰胺-酰亚胺基膜不仅在光学性能和机械性能方面优异,而且在后处理的适用性方面优异,例如对功能层的粘附性和耐溶剂性。结果,即使在经过后处理之后,膜的质量或物理性能也不会劣化。当聚酰胺-酰亚胺基膜应用于显示装置的覆盖窗或显示装置时,可以提高最终产品的质量可靠性和成品率。
聚酰胺-酰亚胺基膜的制备方法
一实施方案提供了一种聚酰胺-酰亚胺基膜的制备方法。
根据一实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜的制备方法包括在有机溶剂中聚合二胺化合物、二酐化合物和二羰基化合物以制备聚酰胺-酰亚胺基聚合物溶液(S100);将该溶液流延以制备凝胶片(S200);并对凝胶片进行热处理(S300)(见图4)。
根据一些实施方案的聚酰胺-酰亚胺基膜的制备方法可以进一步包括调节聚酰胺-酰亚胺基聚合物溶液的粘度(S110)、老化聚酰胺-酰亚胺基聚合物溶液(S120)、和/或对聚酰胺-酰亚胺基聚合物溶液进行脱气(S130)。
聚酰胺-酰亚胺基膜是以聚酰胺-酰亚胺基聚合物为主要成分的膜。聚酰胺-酰亚胺基聚合物是一种包括预定摩尔比的酰亚胺重复单元和酰胺重复单元作为结构单元的树脂。
在聚酰胺-酰亚胺基膜的制备方法中,可通过在反应器中同时或依次将二胺化合物、二酐化合物和二羰基化合物在有机溶剂中混合并使混合物反应,来制备聚酰胺-酰亚胺基聚合物的聚合物溶液(S100)。
在一实施方案中,聚合物溶液可以通过在有机溶剂中同时混合二胺化合物、二酐化合物和二羰基化合物,并使其反应来制备。
在另一实施方案中,制备聚合物溶液的步骤可以包括首先将二胺化合物和二酐化合物在溶剂中混合并使其反应以产生聚酰胺酸(PAA)溶液;以及第二步,将聚酰胺酸(PAA)溶液与二羰基化合物混合并反应,以形成酰胺键和酰亚胺键。聚酰胺酸溶液是包括一种溶液,其包括含有酰胺酸重复单元的聚合物。
或者,制备聚合物溶液的步骤可包括首先将二胺化合物和二酐化合物在溶剂中混合并反应以制备聚酰胺酸溶液;对聚酰胺酸溶液进行脱水,得到聚酰亚胺(PI)溶液;以及第二步,将聚酰亚胺(PI)溶液与二羰基化合物混合并反应,进一步形成酰胺键。聚酰亚胺溶液是包括具有酰亚胺重复单元的聚合物的溶液。
在又一实施方案中,制备聚合物溶液的步骤可包括首先将二胺化合物和二羰基化合物在溶剂中混合并反应以产生聚酰胺(PA)溶液;以及第二步,将聚酰胺(PA)溶液与二酐化合物混合并反应,进一步形成酰亚胺键。聚酰胺溶液是包括具有酰胺重复单元的聚合物的溶液。
由此制备的聚合物溶液可以是包括聚合物的溶液,该聚合物包含选自由聚酰胺酸(PAA)重复单元、聚酰胺(PA)重复单元和聚酰亚胺(PI)重复单元组成的组中的至少一种。
或者,聚合物溶液中所含的聚合物包括来源于二胺化合物和二酐化合物的聚合的酰亚胺重复单元,以及来源于二胺化合物和二羰基化合物的聚合的酰胺重复单元。
二胺化合物、二酐化合物和二羰基化合物的细节如上所述。
以重量计,聚合物溶液中所含的固体含量可以为10%至30%。或者,以重量计,聚合物溶液中所含的固体含量可为15%至25%,但不限于此。
如果聚合物溶液中所含的固体含量在上述范围内,则可以在挤出和流延步骤中有效地制备聚酰胺-酰亚胺基膜。此外,由此制备的聚酰胺-酰亚胺基膜在膜方向上表现出相似的热学性能,因此其质量均匀,并且可以具有优异的机械性能、光学性能和耐热性。
在另一实施方案中,制备聚合物溶液的步骤可进一步包括引入催化剂。
此处,催化剂可包括选自由β-甲基吡啶、乙酸酐、异喹啉(IQ)和吡啶基化合物组成的组中的至少一种,但不限于此。
基于1摩尔的聚酰胺酸,催化剂可以以0.01摩尔至0.5摩尔当量、0.01摩尔至0.4摩尔当量、或0.01摩尔至0.3摩尔当量的量添加,但不限于此。
进一步添加催化剂可加快反应速率,并增强重复单元结构之间或重复单元结构内的化学键合力。
在一实施方案中,制备聚合物溶液的步骤可进一步包括调节聚合物溶液的粘度(S110)。在室温下,聚合物溶液的粘度可为80,000cps至500,000cps、100,000cps至500,000cps、150,000cps至500,000cps、150,000cps至450,000cps、200,000cps至450,000cps、200,000cps至400,000cps、200,000cps至350,000cps、或250,000cps至350,000cps。在这种情况下,可以提升聚酰胺-酰亚胺基膜的成膜能力,从而增强厚度均匀性。
具体地,制备聚合物溶液的步骤可以包括将二胺化合物、二酐化合物和二羰基化合物在有机溶剂中同时或依次混合并反应,以制备第一聚合物溶液;以及进一步添加二羰基化合物以制备具有目标粘度的第二聚合物溶液。
在制备第一聚合物溶液和第二聚合物溶液的步骤中,聚合物溶液具有彼此不同的粘度。例如,第二聚合物溶液的粘度高于第一聚合物溶液的粘度。
在制备第一聚合物溶液和第二聚合物溶液的步骤中,搅拌速度可以彼此不同。例如,制备第一聚合物溶液时的搅拌速度可快于制备第二聚合物溶液时的搅拌速度。
在又一实施方案中,制备聚合物溶液的步骤可进一步包括调节聚合物溶液的pH值。在该步骤中,聚合物溶液的pH值可调节为4至7,例如,4.5至7。
可通过添加pH调节剂来调节聚合物溶液的pH。pH调节剂没有特别限定,例如可包括胺基化合物,例如烷氧基胺、烷基胺和烷醇胺。
通过将聚合物溶液的pH调节至上述范围,可以防止在由聚合物溶液制成的膜中出现缺陷,并在黄色指数和模量方面实现所需的光学性能和机械性能。
基于聚合物溶液中单体的总摩尔数,以摩尔计,pH调节剂的使用量可为0.1%至10%的量使用。
在一实施方案中,有机溶剂可以是选自由二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、间甲酚、四氢呋喃(THF)和氯仿组成的组中的至少一种。聚合物溶液中使用的有机溶剂可以是二甲基乙酰胺(DMAc),但不限于此。
在另一实施方案中,可以将选自由填料、蓝色颜料和UVA吸收剂组成的组中的至少一种添加到聚合物溶液中。
填料、蓝色颜料和UVA吸收剂的种类和含量的细节如上所述。填料、蓝色颜料和UVA吸收剂可以与聚合物溶液中的聚酰胺-酰亚胺基聚合物混合。
聚合物溶液可储存在-20℃至20℃、-20℃至10℃、-20℃至5℃、-20℃至0℃、或0℃至10℃中。
如果在上述温度下储存,则可以防止聚合物溶液的降解并降低水分含量,从而防止由此产生的膜的缺陷。
在一些实施方案中,聚合物溶液或已被调节粘度的聚合物溶液可被老化(S120)。
老化可以通过将聚合物溶液在-10℃至10℃的温度下放置24小时或更长时间来进行。在这种情况下,聚合物溶液中所含的聚酰胺-酰亚胺基聚合物或未反应的材料,例如可以完成反应或达到化学平衡,由此可以使聚合物溶液均质化。由此形成的聚酰胺-酰亚胺基膜的机械性能和光学性能在膜的整个区域上可以是基本均匀的。优选地,可以在-5℃至10℃、-5℃至5℃、或-3℃至5℃的温度下进行老化,但不限于此。
在一实施方案中,该方法可进一步包括对聚酰胺-酰亚胺基聚合物溶液进行脱气(S130)。脱气步骤可以去除聚合物溶液中的水分并减少杂质,从而提高反应收率,并为最终生产的膜赋予优异的表面外观和机械性能。
脱气可包括真空脱气或用惰性气体吹扫。
将含有聚合物溶液的储罐的内部压力降至0.1bar至0.7bar后,可进行30分钟至3小时的真空脱气。在这些条件下进行真空脱气可以减少聚合物溶液中的气泡。因此,可以防止由此制造的膜的表面缺陷,并实现雾度等优异的光学性能。
此外,吹扫可以通过在1atm至2atm的内部压力下用惰性气体的吹扫罐来进行。在这些条件下的吹扫可以去除聚合物溶液中的水分,减少杂质,从而提高反应收率,并获得雾度等优异的光学性能和机械性能。
惰性气体可以是选自由氮气、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、氙气(Xe)和氡气(Rn)组成的组中的至少一种,但不限于此。具体地,惰性气体可以是氮气。
真空脱气和用惰性气体吹扫可在分开的步骤中进行。
例如,可以进行真空脱气步骤,然后使用惰性气体进行吹扫,但不限于此。
真空脱气和/或用惰性气体吹扫可改善由此制备的聚酰胺-酰亚胺基膜的表面物理性能。
可以将聚合物溶液流延以制备凝胶片(S200)。
例如,聚合物溶液可在载体上被挤出并涂覆以形成凝胶片。
此外,聚合物溶液的流延厚度可以为200μm至700μm。当将聚合物溶液流延至上述范围内的厚度时,在热处理后制成的最终膜可以具有适宜且均匀的厚度。
如上所述,聚合物溶液在室温下可具有150,000cps至500,000cps的粘度。由于粘度满足上述范围,聚合物溶液可以被流延到均匀厚度而没有缺陷,并且可以形成具有基本均匀厚度的聚酰胺-酰亚胺基膜而在随后的热处理期间没有局部/部分厚度变化。
凝胶片可经热处理以形成聚酰胺-酰亚胺基膜(S300)。
例如,凝胶片的热处理例如可以通过热固化装置进行。
热处理凝胶片的步骤可以包括两个或更多个热处理步骤,以及两个或更多个冷却步骤。例如,热处理凝胶片的步骤可以包括三个或更多个热处理步骤,以及三个或更多个冷却步骤。
在一实施方案中,热处理凝胶片的步骤可以包括第一热处理步骤、第二热处理步骤和第三热处理步骤。具体地,热处理凝胶片的步骤可以包括第一热处理步骤、第二热处理步骤、第三热处理步骤、第一冷却步骤、第二冷却步骤和第三冷却步骤。更具体地,热处理凝胶片的步骤可包括依次进行的第一热处理步骤(S310)、第一冷却步骤(S320)、第二热处理步骤(S330)、第三热处理步骤(S340)、第二冷却步骤(S350)和第三冷却步骤(S360)(见图5)。
在第一热处理步骤中,由聚合物溶液流延而成的凝胶片在60℃至150℃、70℃至150℃、80℃至150℃或90℃至150℃的温度下热处理5分钟至60分钟。具体地,凝胶片在90℃至140℃的温度下热处理10分钟至30分钟。
凝胶片的溶剂可以在干燥凝胶片的第一热处理步骤期间部分或全部挥发。
在一些实施方案中,第一热处理步骤可以在将其转移到输送带上的同时进行,但不限于此。
第一冷却步骤可以在第一热处理步骤之后进行。
具体地,在第一冷却步骤中,凝胶片可以在10℃至70℃、15℃至60℃、15℃至50℃、或15℃到40℃的温度下冷却5分钟至60分钟。具体地,将凝胶片在15℃至35℃的温度下冷却5分钟至30分钟。
第二热处理步骤可以在第一冷却步骤之后进行。
具体地,第二热处理步骤可以通过热空气处理来进行。
在一实施方案中,如果用热空气进行热处理,则可以均匀地提供热量。如果热量供应不均匀,则不能实现令人满意的表面粗糙度,或者表面质量可能不均匀,并且表面能可能升高或降低得过多。
热空气进行热处理可在60℃至500℃的温度范围内进行5分钟至200分钟。具体地,凝胶片的热处理可以在80℃至350℃的温度范围内以1.5℃/分钟至20℃/分钟的升温速率进行5分钟至100分钟。更具体地,凝胶片的热处理可以在140℃至300℃的温度范围内进行。
在这种情况下,通过热空气对凝胶片进行热处理的初始温度可以是60℃或更高。具体地,凝胶片的热处理的初始温度可以是80℃至180℃。此外,热处理的最高温度可以是200℃至500℃。
此外,凝胶片的热处理可以分两个或更多个阶段进行。具体地,用热空气对凝胶片的热处理可以在第一热空气处理阶段和第二热空气处理阶段中依次进行。第二热空气处理阶段中的温度可以高于第一热空气处理阶段中的温度。
在一实施方案中,热处理凝胶片的步骤可包括通过至少一个加热器的第三热处理步骤,特别是在第二热处理步骤之后通过多个加热器的热处理。
多个加热器可包括在凝胶片的横向(TD方向)上彼此间隔开的多个加热器。多个加热器可以安装在加热器安装部件上,并且两个或更多个加热器安装部件可以沿着凝胶片的移动方向(MD方向)设置。
所述至少一个加热器可包括IR加热器。然而,至少一个加热器的类型不限于上述示例,并且可以进行各种改变。具体地,多个加热器可各自包括IR加热器。
至少一个加热器的热处理可以在250℃或更高的温度范围内进行。具体地,通过至少一个加热器的热处理可以在250℃至400℃的温度范围内进行1分钟至30分钟或1分钟至20分钟。
在用加热器进行的热处理中,上述温度是存在凝胶片的热处理装置中的温度。它对应于由位于热处理装置的第三热处理部分中的温度传感器测量的温度。
第二冷却步骤可以在第三热处理步骤之后进行。
具体地,在第二冷却步骤中,凝胶片可以在30℃至150℃、30℃至120℃、50℃至120℃、或70℃至120℃的温度下冷却1分钟至60分钟。具体地,将凝胶片在70℃至100℃的温度下冷却2分钟至30分钟。
在一实施方案中,第二冷却步骤可进一步包括以100℃/分钟至1,000℃/分钟的速率降低温度的第一降温步骤。
第三冷却步骤可以在第二冷却步骤之后进行。
在第三冷却步骤中,凝胶片可以在10℃至70℃、15℃至60℃、15℃至50℃、或15℃至40℃的温度下冷却1分钟至60分钟。具体地,将凝胶片在15℃至35℃的温度下冷却2分钟至30分钟。
在一实施方案中,第三冷却步骤可进一步包括以40℃/分钟至400℃/分钟的速率降低温度的第二降温步骤。
在这种情况下,具体地,在第一降温步骤之后进行第二降温步骤。第一降温步骤的降温速率可比第二降温步骤更快。
例如,第一降温步骤的最大速率快于第二降温步骤的最大速率。或者,第一降温步骤的最小速率快于第二降温步骤的最小速率。
如果以这种多阶段方式进行固化膜的冷却步骤,则可以使固化膜的物理性能进一步稳定,并且在较长时间内可以更稳定地保持在固化步骤中获得的膜的光学性能和机械性能。
由于凝胶片的热处理是通过满足热处理步骤和冷却步骤的温度、时间和工艺顺序来进行的,因此实现了有效的干燥和固化,使得膜中的残留溶剂最小化,并且可以将诸如TGA重量损失面积值(TDA)、第一重量损失温度(Tw)和1%重量损失温度(Td1)的物理性能调节在期望的范围内。此外,通过上述制备方法制备的膜具有优异的光学性能和机械性能,以及后处理的适应性,例如与功能层的粘合性和耐溶剂性。
第二冷却步骤的温度和第三冷却步骤的温度可以彼此不同。第二冷却步骤的温度可以高于第三冷却步骤的温度,但不限于此。
在一实施方案中,第二冷却步骤的温度可以比第三冷却步骤的温度高20℃至100℃、40℃至80℃、或50℃至80℃。
此外,也可进行使用卷绕机将冷却后的固化膜卷绕的步骤。
在这种情况下,干燥时凝胶片在输送带上的移动速度与卷绕时固化膜的移动速度之比为1:0.95至1:1.40。具体地,移动速度的比可以为1:0.99至1:1.20、1:0.99至1:1.10、或1:1.0至1:1.05,但不限于此。
如果移动速度之比在上述范围之外,则固化膜的机械性能可能会受损,并且柔性和弹性性能可能会劣化。
在制备聚酰胺-酰亚胺基膜的方法中,根据以下等式1的厚度偏差(%)可以为3%至30%。具体地,厚度偏差(%)可以是5%至20%,但不限于此。
[等式1]厚度偏差(%)=(M1-M2)/M2×100
在等式1中,M1是凝胶片的厚度(μm),以及M2是卷绕时被冷却的固化膜的厚度(μm)。
通过上述制备方法制备的聚酰胺-酰亚胺基膜具有优异的光学和机械性能,并且可以具有优异的后处理适用性,例如对功能层的粘附性和耐溶剂性。聚酰胺-酰亚胺基膜可适用于需要透明性的各种用途。例如,聚酰胺-酰亚胺基膜不仅可以应用于显示装置,还可以应用于太阳能电池、半导体装置、传感器等。
通过上述聚酰胺-酰亚胺基膜的制备方法制备的聚酰胺-酰亚胺基膜的细节如上所述。
实施本发明的实施方案
在下文中,将通过参考实施例将更详细地描述上述内容。然而,提出这些实施例用于说明本发明,本发明的范围不限于此。
<实施例1>
在10℃的氮气气氛下,以二甲基乙酰胺(DMAc)作为有机溶剂加入温度可控的反应器。然后,将作为芳族二胺的2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯(TFMB)缓慢添加到其中并溶解。
然后,将作为二酐化合物的2,2’-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6-FDA)缓慢加入其中,并将混合物搅拌2小时。
然后,添加作为二羰基化合物的对苯二甲酰氯(TPC),接着搅拌1小时;添加间苯二甲酰氯(IPC),接着搅拌1小时,从而制备聚合物溶液。
将获得的聚合物溶液施加到载体上以形成凝胶片。
然后,在第一热处理步骤中,将凝胶片在140℃的温度下热处理15分钟以干燥凝胶片。在第一冷却步骤中,将其在35℃的温度下冷却5分钟。随后,凝胶片在275℃的温度下用热空气处理5分钟,作为第二热处理步骤。在第三热处理步骤中,它通过IR加热器,同时调节温度,使热处理部分的温度传感器测得的温度为280℃。随后,在第二冷却步骤中将其在100℃的温度下冷却3分钟,在第三冷却步骤中将其在30℃的温度下冷却3分钟以获得厚度为50μm的聚酰胺-酰亚胺膜。
聚酰胺-酰亚胺基聚合物的具体组成和摩尔比描述于下表1的制备实施例中。
<实施例2和3以及比较例1至3>
如以下表1和表2所示,除了聚合物的组成和摩尔比、凝胶片的热处理中各个热处理步骤和冷却步骤的温度和时间等发生变化外,膜的制备方法与实施例1相同。
<制备实施例>聚合物的组成
[表1]
[表2]
<评价实施例>
对实施例和比较例中制备的膜分别进行以下性能的测量和评估。结果如以下表3所评价实施例1:膜厚度的测量
使用Mitutoyo公司制造的数显千分尺547-401在5个随机点处测量厚度。厚度采用它们的平均值。
评价实施例2:透射率和雾度的测量
根据JIS K 7136标准,使用由日本电色工业株式会社(Nippon Denshoku Kogyo)制造的雾度计NDH-5000W测量透射率和雾度。
评价实施例3:黄色指数的测量
黄色指数(YI)是根据ASTM-E313标准在d65和10°的条件下,使用分光光度计(UltraScan PRO,Hunter Associates Laboratory)测量的。
评价实施例4:模量的测量
在垂直于膜的主收缩方向的方向上至少10cm,在主收缩方向上10mm切出一样品。其通过在Instron的通用试验机UTM 5566A中以间隔10cm的夹子进行固定。在室温下以10mm/分钟的速度拉伸样品直至断裂,获得了应力-应变曲线。应力-应变曲线上载荷相对于初始应变的斜率作为模量(GPa)。
评价实施例5:表面张力的测量
根据德国工业标准(DIN 55660),使用德国Kruss公司生产的移动表面分析仪测量了每种膜的空气侧和输送带侧的表面张力。
评价实施例6:膜的TGA分析
使用TA的Q500型热重量分析仪进行TGA分析,方法是取2g聚酰胺-酰亚胺基膜的测试样品,并在25℃至700℃范围内以10℃/分钟的速率加热。
第一重量损失温度(Tw)是指在270℃至330℃的温度范围内重量损失变化率最大的温度。此外,在重量损失变化率(y轴)相对于温度(x轴)的曲线中,当绘制一条直线连接对应于(Tw-30)℃温度的点和对应于(Tw+30)℃温度的点时,将直线和曲线之间的区域中存在第一重量损失温度(Tw)的部分的面积作为TGA重量损失面积值(TDA)。
此外,1%重量损失温度(Td1)和5%失重温度(Td5)分别是指发生1%重量损失时的温度和发生5%重量损失时的温度。
评价实施例7:硬涂层粘附力的测量
将聚酯基树脂(PLASCOAT 446,GOO化学,日本)和聚氨酯基树脂(以重量计,固体含量为28%,H-15,DDKS Co.Ltd.,日本)按7:3的重量比(固体含量的重量比)混合,并将水(H2O)和异丙醇(IPA)的混合溶剂按85:15的重量比混合,然后在室温下搅拌30分钟,制备底涂层组合物。
另外,54.32重量份的聚氨酯丙烯酸酯低聚物(PU2050,Miwon SpecialtyChemical)、23.28重量份的多官能丙烯酸酯单体(M300,Miwoon Specialty Chemicals)、19.4重量份的二氧化硅溶胶(MA-ST,Nissan Chemical),其中将平均粒径为10至15nm的二氧化硅细颗粒分散在30重量%的甲醇中,将3重量份的光引发剂(I-184,BASF)混合以制备硬涂层组合物。
将底涂层组合物涂布到聚酰胺-酰亚胺膜样品上以形成厚度为0.1μm的底涂层,并将硬涂层组合物涂布到底涂层上以形成厚度为5μm的硬涂层。
然后,通过横切测试来评估膜样品和硬涂层之间的粘合强度。根据ASTM D3359标准(方法B),将硬涂层表面按规则间隔切割成网格状,粘贴粘合胶带(Nitto Tape 50B)然后剥离,并评价网格单元从表面剥离的程度。根据以下标准将其从0B到5B分级,并且5B被评价为最佳(见图6)。
-5B:切割表面干净,方格没有脱落(0%的方格面积)
-4B:交叉处有小块涂层脱落(小于网格面积的5%)
-3B:小块涂层沿边缘和截止交叉处分离(网格面积的5-15%)
-2B:涂层的切割边缘和矩形的一部分脱落(网格面积的15-35%)
-1B:涂层沿切割表面边缘大量剥落,方格脱落(网格面积的35-65%)
-0B:涂层剥落,方格脱落程度更加严重(大于方格面积的65%)
评价实施例8:耐溶剂性评价
将膜样品(5cm×15cm)浸入溶剂中5秒,在80℃下干燥3分钟,并通过根据上述评价例2的方法再次测量雾度。雾度变化越小,耐溶剂性越好。MIBK或IPA用作溶剂。
[表3]
参照表2和表3,在将重量损失面积值(TDA)调节至0.01%·min/℃或更低的实施例的膜中,它们在光学性能(如透射率、雾度和黄色指数)和机械性能(如模量)以及对硬涂层的粘附性方面优异。浸泡在后处理常用溶剂中后的雾度变化在一定水平或以下,表明耐溶剂性优异。
Claims (10)
1.一种聚酰胺-酰亚胺基膜,其特征在于,所述膜的TGA重量损失面积值为0.01%min/℃或更低。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺-酰亚胺基膜,其特征在于,在TGA分析中,所述膜的第一重量损失温度为290℃或更高,
在TGA分析中,所述膜的1%重量损失温度为300℃或更高,并且
在TGA分析中,所述膜的5%重量损失温度为420℃或更高。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺-酰亚胺基膜,其特征在于,所述膜对硬涂层的粘合力为5B。
4.根据权利要求1所述的聚酰胺-酰亚胺基膜,其特征在于,将所述膜浸入MIBK溶剂中5秒,在80℃下干燥3分钟,然后测定雾度,雾度变化量为0.2%或更小,并且
其中,将所述膜浸入IPA溶剂中5秒,在80℃下干燥3分钟,然后测定雾度,雾度变化量为0.1%或更小。
5.根据权利要求1所述的聚酰胺-酰亚胺基膜,其特征在于,所述膜包括聚酰胺-酰亚胺基聚合物,并且所述聚酰胺-酰亚胺基聚合物包括摩尔比为2:98至70:30的酰亚胺基重复单元和酰胺基重复单元。
6.根据权利要求1所述的聚酰胺-酰亚胺基膜,其特征在于,所述膜的第一侧的表面张力为40dyn/cm或更大。
7.根据权利要求1所述的聚酰胺-酰亚胺基膜,其特征在于,基于50μm厚的所述膜,所述膜具有5GPa或更大的模量、80%或更高的透射率、1%或更低的雾度,以及5或更低的黄色指数。
8.一种用于显示装置的覆盖窗,其特征在于,其包括聚酰胺-酰亚胺基膜和功能层,其中,所述聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值为0.01%min/℃或更低。
9.一种显示装置,其特征在于,其包括:显示单元;以及设置在所述显示单元上的覆盖窗,其中,所述覆盖窗包括聚酰胺-酰亚胺基膜和功能层,并且所述聚酰胺-酰亚胺基膜的TGA重量损失面积值为0.01%min/℃或更低。
10.一种制备权利要求1所述的聚酰胺-酰亚胺基膜的方法,其特征在于,所述方法包括:
将二胺化合物、二酐化合物和二羰基化合物在有机溶剂中聚合以制备聚酰胺-酰亚胺基聚合物溶液;
将所述溶液流延以制备凝胶片;以及
对所述凝胶片进行热处理。
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