摘要
聚酰亚胺（Polyimide，PI）是一类由二胺单体和二酐单体聚合而成的高分子材料，其商品化的形式众多。其中薄膜作为PI最主要的应用形式，具备高强高韧、耐磨耗、耐高温等优异性能，是许多产业的重要原料。电子级PI薄膜凭借出色的综合性能在众多聚合物材料中脱颖而出，在光电器件领域中作为合适的基板、盖板材料来使用。当前，电子级PI薄膜在性能优化方面仍有很大研究空间。由于PI分子结构的特殊性，分子中会生成对光有吸收作用的电荷转移络合物（CTC），导致PI薄膜通常呈现黄褐色的外观，这大大制约了其在柔性显示方面的应用。常用改性方式是调整PI合成单体二胺及二酐的分子结构，以避免大量刚性共轭结构的出现从而抑制电荷转移络合物的形成，达成提高光学透过率的目的。但这样一来PI原有的热稳定性、尺寸稳定性等优势同时会被削弱。PI不同性能的优化原理之间存在着一定的冲突，这为制备综合性能更加优异的PI增添了难度，从而限制了电子级PI薄膜在柔性电子器件领域的应用范围。因此平衡PI各项性能，使优化PI某一特定性能的同时，其他性能保持原有的优势是一个值得进一步研究的问题。多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）是一种纳米级别的硅氧烷材料，以Si-O-Si键构成无机内核，顶点硅原子上修饰着有机官能团，整个分子结构稳定、密度低、重量轻且不易收缩和变形，具有优异的耐热性能、良好的化学稳定性、高模量和高透明度等优点。POSS的优势性能与PI的应用需求十分契合，越来越多的PI改性研究也因此开始聚焦于POSS/PI复合体系。本课题围绕应用于柔性电子器件领域的PI薄膜材料，将POSS以化学杂化的方式引入PI分子中，探究POSS对PI的杂化改性在PI薄膜的光学性能、热学性能和电学性能等一系列基本性能上的影响。本文的具体研究工作如下： 1.探索出合适的POSS单体合成路径并制备出目标单体：用于对PI分子链封端的BPOSS-NH2以及用于对PI分子主链改性的DDPOSS-2NH2。两种单体均通过1HNMR证明了其结构准确性以及高纯度。 2.合成PI的过程中，选用两步法中的化学亚胺化法制备PI，并将其与两种POSS单体通过化学杂化的方式复合。杂化方式具体为：用BPOSS-NH2对PI分子链末端进行封端修饰以及将DDPOSS-2NH2引入PI主链。每种杂化方式中改变POSS单体的含量，制备出一系列POSS含量不同的杂化PI薄膜。通过1HNMR以及ATR-FTIR证明了BPOSS-NH2、DDPOSS-2NH2与PI的成功杂化。 3.相比于纯PI薄膜，封端式POSS-PI杂化薄膜与主链式POSS-PI杂化薄膜在400nm处的透过率分别提高了72.7%、114%，频率为102Hz时的介电常数分别降低了15%、20%。两种改性方式下的杂化PI薄膜的疏水性均有改善。两种杂化PI薄膜在热性能方面能够维持原有PI的水平。
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