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(jiàn)光范圍內(nèi)具有很強(qiáng)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?zé)o色透明PI薄膜已成為顯示技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。
從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，應(yīng)選擇具有弱吸電子基團(tuán)的二酐單體和具有弱給電子基團(tuán)的二胺單體，以減少分子鏈間的電荷轉(zhuǎn)移，從而制備耐高溫?zé)o色透明的PI薄膜。
引入強(qiáng)電負(fù)性基團(tuán)、脂肪環(huán)結(jié)構(gòu)、大取代基、不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)和剛性非共面結(jié)構(gòu)有利于制備無(wú)色透明 PI。
這些基團(tuán)的引入可以降低分子鏈的有序性和對(duì)稱(chēng)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(jiàn)光區(qū)的吸收，提高薄膜的透光率。
雖然CTC作用對(duì)PI的光學(xué)性質(zhì)不利，但卻可以使得知識(shí)分子鏈間具有強(qiáng)的相互促進(jìn)作用，限制了分子鏈的運(yùn)動(dòng)，保證了PI出色的熱性能。有利于提高材料進(jìn)行光學(xué)透明性的分子利用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)企業(yè)往往我們會(huì)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(huì)帶來(lái)CTC效應(yīng)，往往會(huì)造成損害材料的光學(xué)透明性。
一、引入強(qiáng)電負(fù)性基因
強(qiáng)電負(fù)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(qiáng)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(tuán)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(wú)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(dòng)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(shí)，大體積取代基的引入不會(huì)破壞分子鏈的剛性，在一定程度上保持材料的熱性能。
雖然引入大體積取代基團(tuán)可以提高PI薄膜的透光率，但是大部分所得的聚合物薄膜仍然帶有一定的顏色，同時(shí)合成帶有大體積側(cè)基的單體較為困難，這就限制了它們的應(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)可以用來(lái)制備耐高溫?zé)o色透明PI薄膜，這是由于脂環(huán)結(jié)構(gòu)能夠破壞芳香族PI鏈段上的共軛結(jié)構(gòu)，降低分子鏈間的相互作用力，增大鏈間自由體積，減少CTC的形成，從而提升PI薄膜的透明性和溶解度，同時(shí)也可以維持薄膜良好的耐熱穩(wěn)定性。
四、引入不對(duì)稱(chēng)和剛性非共平面結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)PI一般具有剛性對(duì)稱(chēng)的分子結(jié)構(gòu)，由于鏈間較強(qiáng)的CTC作用，分子鏈緊密堆積，賦予了PI良好的耐熱性、力學(xué)性能和耐溶劑性，但是規(guī)整的結(jié)構(gòu)一般會(huì)使其溶解性較差，給加工帶來(lái)很大問(wèn)題。
在PI分子鏈上引入不對(duì)稱(chēng)和剛性非共平面結(jié)構(gòu)，能夠破壞分子鏈的對(duì)稱(chēng)性，降低規(guī)整性，增加鏈間自由體積，賦予其良好的溶解性。
此外，鏈間的共軛作用也會(huì)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(wú)機(jī)納米粒子
引入可聚合的無(wú)機(jī)納米粒子也是一種在保持PI良好光學(xué)性能的同時(shí)提高其熱性能的方法。無(wú)機(jī)納米粒子一般具有剛性核結(jié)構(gòu)，這是提高PI熱性能的主要原因。而帶有可聚合基團(tuán)的無(wú)機(jī)納米粒子可以均勻分散在PI分子鏈中，有效避免了無(wú)機(jī)物的聚集，有利于獲得透明性好的PI薄膜。
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