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半脂环族聚酰亚胺树脂的制备与表征及其在液晶显示技术中衍生取向层的研究

DOI：10.3390/polym12010217 期刊：Polymers 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 在施加电压下实现刚性棒状液晶（LC）分子的均匀排列，对于薄膜晶体管驱动液晶显示器件（TFT-LCDs）获得高质量显示效果至关重要。能够诱导随机排列液晶分子定向的聚合物组分称为取向层（ALs）。本研究以脂环族二酐——氢化3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐（HBPDA）与多种芳香族二胺为原料，设计并制备了一系列有机溶剂可溶的聚酰亚胺（SPI）取向层材料，包括采用4,4'-亚甲基二苯胺（MDA）合成的SPI-1、4,4',5,5'-二氨基二苯醚（NDA）合成的SPI-2、3,3',5,5'-四甲基-4,4'-二氨基二苯甲烷（TMMDA）合成的SPI-3以及3,3',5,5'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷（DMDEDA）合成的SPI-4。所得SPI树脂均能溶于N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）。通过将SPI树脂溶解于NMP与丁基纤维素（BC）的混合溶剂（NMP/BC=80:20，质量比）中，制备了四种固体含量为6 wt.%的SPI取向剂。利用开发的SPI清漆作为液晶分子定向组分，成功制备了液晶微型盒。这些SPI取向层对液晶分子展现出良好的定向能力，预倾角范围为1.58°–1.97°。液晶微型盒表现出优良的光电特性，电压保持率（VHR）值高于96%。SPI取向层的优异定向性能主要归因于其综合性能良好，包括高体积电阻率、在加工温度（230°C）下具有高酰亚胺化程度、良好的耐摩擦性、玻璃化转变温度（Tgs）高于260°C的热稳定性，以及在550 nm波长处透光率高于97%的卓越光学透明性。
作者： Hong-sheng Bi，Xin-xin Zhi，Peng-hui Wu，Yan Zhang，Lin Wu，Yao-yao Tan，Yan-Jiang Jia，Jin-gang Liu，Xiu-min Zhang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计并制备一系列用于薄膜晶体管驱动液晶显示器件（TFT-LCD）的有机可溶性聚酰亚胺（SPI）取向层（AL），该取向层需具备良好的液晶（LC）分子取向能力、高电压保持率（VHR）以及低残余直流电压（RDC）。

研究成果

所开发的半脂环族SPI ALs展现出良好的综合性能，包括低固化温度、高热稳定性和优异的光学透过率。制备的液晶微盒表现出优良的光电性能，包括液晶分子的低预倾角和高VHR特性。通过混合PAA组分可改善SPI ALs的高RDC特性。

研究不足

该研究聚焦于半脂环族聚酰亚胺，其热稳定性可能低于全芳香族聚酰亚胺。SPI ALs显示出较高的RDC特性，这可能是其在TFT-LCD实际应用中的局限性。

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