聯(lián)苯型側(cè)鏈聚酰亞胺液晶取向膜預(yù)傾角的研究.pdf

1、聚酰亞胺(PI)是一類具有優(yōu)異的耐熱性能、介電性能、機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性能的特種工程材料。近年來，隨著高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，聚酰亞胺材料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，特別是在液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用于液晶取向膜。本文以4，4’-二氨基二苯醚(ODA)為二胺單體，分別與均苯四甲酸二酐(PMDA)，3,3’,4，4’-二苯醚四羧酸二酐(ODPA)，3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中聚合制備了三種不同主鏈

2、結(jié)構(gòu)的均聚酰亞胺；同時以3,3’,4,4’-二苯醚四羧酸二酐(ODPA)為二酐單體，分別與3,5-二氨基苯甲酸［4-(苯基)苯］酯(DABBE)，4-(3"，5"-二氨基苯甲酰氧基)苯甲酸-4'-聯(lián)苯酯(DABBBE)，3,5-二氨基苯甲酸{2-［4’-(苯基)苯氧基］乙基｝酯(C2-DABBE)，3,5-二氨基苯甲酸{6-[4’-(苯基)苯氧基)］己基)酯(C6-DABBE)聚合制備了四種不同結(jié)構(gòu)的聯(lián)苯側(cè)鏈型均聚酰亞胺。并對聚酰亞胺薄

3、膜表面進(jìn)行了打磨取向，制成液晶盒。在對三種主鏈型聚酰亞胺取向膜預(yù)傾角影響因素討論的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對四種聯(lián)苯型側(cè)鏈聚酰亞胺取向膜誘導(dǎo)液晶分子的預(yù)傾角進(jìn)行了研究。采用偏光顯微鏡(POM)，原子力顯微鏡(AFM)，x射線光電子能譜(XPS)，衰減全反射紅外(ATR-FTIR)，偏光紅外，接觸角測試等方法對取向膜誘導(dǎo)液晶分子取向能力及取向方向、打磨前后取向膜表面的微觀形貌、退火處理前后取向膜表面的變化等進(jìn)行了考察，研究了聚酰亞胺液晶取向膜的預(yù)傾角

4、與摩擦強(qiáng)度、固化溫度、聚酰胺酸濃度和液晶種類的依賴關(guān)系。研究表明，對于主鏈型的聚酰亞胺薄膜，其預(yù)傾角隨著摩擦強(qiáng)度的增大而增大，而側(cè)鏈型聚酰亞胺的預(yù)傾角則隨著摩擦強(qiáng)度的增大而減小；主鏈和側(cè)鏈型聚酰亞胺的預(yù)傾角都隨固化溫度的升高而增大。含6個亞甲基柔性連接的C6-DABBE/ODPA取向膜對液晶分子有很好的取向能力，能獲得10°以上的預(yù)傾角。并且由于是由剛性芳酯連接的側(cè)鏈，所以預(yù)傾角具有一定的儲存穩(wěn)定性，在室溫儲存兩天后基本保持不變。采用兩

5、種溶劑浸泡工藝對ODPA/DABBE聚酰亞胺薄膜在室溫下進(jìn)行處理： 乙醇中浸泡時間為24h和42h；乙醇+NMP(1:5體積比)的混合溶劑中浸泡24h和42h。結(jié)果表明單獨(dú)經(jīng)過乙醇浸泡后的ODPA／DABBE聚酰亞胺薄膜在經(jīng)過打磨取向后制成液晶盒的預(yù)傾角有了一定提高，而由NMP+乙醇混合溶劑處理后的取向膜預(yù)傾角反而下降不少。同時經(jīng)過42小時乙醇浸泡的取向膜預(yù)傾角要優(yōu)于經(jīng)過24小時浸泡的取向膜。采用四種退火處理工藝對ODPA／DA

6、BBE、ODPA／DABBBE、ODPA／C2-DABBE、ODPA／C6-DABBE四種聯(lián)苯型側(cè)鏈聚酰亞胺體系進(jìn)行了研究：Process 1．對磨擦處理后ODPA／DABBE薄膜在100℃，200℃，300℃退火處理2h:Process 2．對磨擦處理前的四種聯(lián)苯型側(cè)鏈聚酰亞胺薄膜在130℃，180℃，230℃退火2h處理：Process 3．在230℃對摩擦處理前的四種聯(lián)苯型側(cè)鏈聚酰亞胺薄膜處理9h；Process 4．在稍高于四種

7、聯(lián)苯型側(cè)鏈聚酰亞胺薄膜體系玻璃化溫度以上退火處理9h。對磨擦取向后的ODPA/DABBE薄膜進(jìn)行退火處理研究表明，隨著對DABBE／ODPA薄膜退火處理溫度的升高，液晶盒的預(yù)傾角隨之減小。而對摩擦前的四種聯(lián)苯側(cè)鏈型聚酰亞胺薄膜體系進(jìn)行退火處理結(jié)果表明，當(dāng)退火溫度在取向膜玻璃化溫度附近時，預(yù)傾角較大；當(dāng)退火溫度為230℃，預(yù)傾角也提高不少；而在較低溫度下處理時預(yù)傾角則變化很小。 通過接觸角的測試、原子力顯微鏡、x射線光電子能譜、衰

8、減全反射紅外，偏光紅外等方法對聯(lián)苯側(cè)鏈型聚酰亞胺取向膜表面進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在經(jīng)過摩擦處理后的聚酰亞胺表面出現(xiàn)了微觀溝槽；并且摩擦后，側(cè)鏈型聚酰亞胺的側(cè)鏈發(fā)生了松弛運(yùn)動，向表面遷移富集，并在平行于摩擦方向發(fā)生了一定的取向；經(jīng)過退火處理后的聚酰亞胺側(cè)鏈也發(fā)生了松弛，同時向薄膜表面進(jìn)行了遷移和富集。 最后，對聚酰亞胺取向膜誘導(dǎo)液晶分子取向機(jī)理進(jìn)行了初步研究。我們認(rèn)為，對于主鏈型的聚酰亞胺取向膜對液晶分子的取向是因?yàn)椋?jīng)過摩擦后的