[发明专利]一种包含功能化碳量子点的聚酰亚胺复合薄膜及制备方法

说明书

本发明的目的是提供一种包含功能化碳量子点的聚酰亚胺复合薄膜及制备方法。功能化碳量子点/聚酰亚胺复合薄膜的组分构成为：功能化碳量子点0.001‑2.0wt％；聚酰亚胺80‑99wt％；添加剂0.1‑5wt％。功能化碳量子点包括氨基功能化、氟功能化、有机硅功能化、羟基功能化及羧基功能化，功能化量子点的大小为1‑10nm。聚酰亚胺由有机酸酐单体和有机胺单体聚合及酰亚胺化反应制备。添加剂包括酰亚胺化促进剂和阻燃剂。过本发明制备得到的功能化碳量子点/聚酰亚胺复合薄膜具有优异的力学性能、耐热性能、低热膨胀系数、低介电常数及损耗，可以满足高频高速微电子工业的应用要求。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，具体涉及一种功能化碳量子点/聚酰亚胺复合薄膜及制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是一种独特的高分子材料，由于其优异的耐热性能、绝缘和介电性能、力学机械性能、耐化学腐蚀性能等而得到广泛的应用。特别是近年来，随着高新技术领域的不断出现与快速发展，聚酰亚胺的需求量不断提高。然而，高新技术领域对聚酰亚胺的性能也提出了更高的要求。例如，随着5G通讯的发展，其对基站和移动通讯设备的集成电路基板用聚酰亚胺介电材料提出了更低介电常数和阶段损耗、高耐热性能和尺寸稳定性的要求。

碳量子点是一种0维材料，碳量子点是粒径一般小于10nm，微观近乎准球形、可以功能化使其表面富含多种有机官能团。碳量子点保持了传统碳材料良好的光、热和机械性能，还具有优越的化学惰性、低毒性、独特的发光、溶剂分散性及良好的生物相容性等优势。因此，碳量子点及其复合材料得到了广泛的关注和研究。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种包含功能化碳量子点的聚酰亚胺复合薄膜及制备方法。所述功能化碳量子点/聚酰亚胺复合薄膜具有优异的力学性能、耐热性能、低热膨胀系数、低介电常数及损耗，可以满足高频高速微电子工业的应用要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种包含功能化碳量子点的聚酰亚胺复合薄膜，该薄膜的组分构成为：

功能化碳量子点0.001-2.0wt％；

聚酰亚胺93～99wt％；

添加剂0.1-5wt％。

进一步地，所述功能化碳量子点的大小尺寸为1-10nm，功能化碳量子点中碳元素摩尔浓度≥80％，主要化学键为C-C键。所述功能化碳量子点包括氨基功能化碳量子点、羟基功能化碳量子点、羧基功能化碳量子点、氟功能化碳量子点、有机硅功能化改性的碳量子点。

进一步地，所述添加剂包括酰亚胺化促进剂、具有阻燃特性的无机填料和有机磷化合物，所述酰亚胺化促进剂由乙酸酐、吡啶的一种或两种按任意配比混合组成；所述具有阻燃特性的无机填料由二氧化硅、硫酸钡、氢氧化铝中一种或多种按任意配比混合组成，所述有机磷化合物为磷酸酯。

一种上述包含功能化碳量子点的聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在，具体步骤如下：

(1)将功能化碳量子点分散在非质子性极性溶剂，得到功能化碳量子点分散液。

(2)功能化碳量子点/聚酰胺酸前体溶液的制备：将有机胺单体充分溶解于非质子性极性溶剂中后，加入有机酸酐单体，并在惰性气体的保护下于0～35℃范围内反应0.5-5h；然后，将步骤1获得的功能化碳量子点分散液加入到上述反应体系中，搅拌及超声分散，并在惰性气体的保护下于10～35℃范围内反应2-12h；最后将添加剂加入反应体系，搅拌及超声分散1-6h，得到功能化碳量子点/聚酰胺酸前体溶液。溶液中，有机酸酐单体和有机胺单体的质量浓度之和为20-30wt％、功能化碳量子点为0.02-6wt％、添加剂为0.05-2wt％、非质子性极性溶剂为60-80wt％；有机酸酐单体和有机胺单体摩尔比为1:0.9～1.1之间