[发明专利]一种低介电、低导热苯并环丁烯侧基交联型自具微孔聚酰亚胺薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种低介电、低导热苯并环丁烯侧基交联型自具微孔聚酰亚胺薄膜的制备方法。首先合成含酰亚胺的二胺单体C，然后与含苯并环丁烯二胺单体D混合，在起源剂的作用下聚合，得到含苯并环丁烯活性侧基的聚酰亚胺粉末。纯化干燥后，将其溶于极性溶剂中，形成1～30wt.％的聚合物溶液，将其均匀涂敷在平板玻璃板上；随后，在惰性气体烘箱或者真空烘箱中干燥，脱除溶剂，再以程序升温方式进行热固化交联，形成5～150微米厚的苯并环丁烯侧基交联型自具微孔聚酰亚胺薄膜。本发明提供的交联型自具微孔聚酰亚胺分子链中含有朝格尔碱基结构，制备的薄膜具有低介电常数、低导热的性能特征，且其机械性能及耐热稳定性优异，尺寸稳定性好，在高频电路板和隔热材料领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺材料的技术领域，具体涉及一种低介电、低导热苯并环丁烯侧基交联型自具微孔聚酰亚胺薄膜的制备方法。

背景技术

随着微电子工业的迅速发展，集成电路的小型化和集成化使得芯片的尺寸越来越小。由于芯片内部元件之间距离的减小，信号传输的延迟大大降低了芯片的性能，因此需要开发低介电常数的绝缘层。另外，目前航空航天领域对保温隔热材料要求也越来越高，需要开发低导热系数的材料。

聚酰亚胺(PI)作为一种耐高温性能以及绝缘性能优异的材料，被作为低介电材料理想的原材料，而且由于其导热系数低的特点，也可被用作隔热材料。自具微孔聚酰亚胺具有良好的热稳定性和成膜性，聚合物内部含有自具微孔结构，使其具有较低的介电常数，而其扭曲的分子结构，减少了分子链间的有序堆积，阻碍了热量的传递，降低了导热系数。Lee等制备了具有孔隙的聚酰亚胺薄膜，降低了介电常数(Lee Y J,Huang J M,Kuo S W,etal.Low-dielectric,nanoporous polyimide films prepared from PEO-POSSnanoparticles[J].Polymer,2005,46(23):10056-10065.)。CN112275147A公开了一种自具微孔分离膜的制备方法。CN107469651A和CN110885556A公开的都是有关交联聚酰亚胺膜的制备方法。上述的文献及专利都没有涉及到苯并环丁烯侧基交联型自具微孔聚酰亚胺薄膜的制备及其在介电和导热材料领域的应用。

本发明提出一种了苯并环丁烯侧基交联型自具微孔聚酰亚胺的制备方法，所制备的苯并环丁烯侧基交联型自具微孔聚酰亚胺很好地结合了聚酰亚胺材料高性能和自具微孔结构的特点。本发明得到的交联型聚酰亚胺薄膜机械性能好，热稳定性好，具有较低的介电常数和低的导热系数，在微电子和保温隔热材料领域中具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明主要提供一种低介电、低导热苯并环丁烯侧基交联型自具微孔聚酰亚胺薄膜的制备方法。所制备的交联聚酰亚胺薄膜机械性能好，热稳定性好，具有较低的介电常数和导热系数。

一种低介电、低导热苯并环丁烯侧基交联型自具微孔聚酰亚胺薄膜的制备方法。其特征在于，具体的合成工艺及制备方法如下：

(1)合成含酰亚胺的二胺单体，其分子链结构如式1所示。该单体C以二胺单体B和二酐单体A反应得到。其中，在反应时，二胺B的物质的量为二酐A的物质的量的2.1～4倍。具体步骤为：

在N₂气氛中，在装有N₂通气管、温度计和机械搅拌器的烧瓶中，先加入二胺B，再加入高沸点溶剂(如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)等)，待二胺B完全溶解后，加入二酐A，搅拌均匀，在0～80℃下反应5～24小时；然后加入带水剂，控制反应温度为150～200℃，持续回流反应2～80小时，最后得到均相的含酰亚胺的二胺溶液。完全蒸出体系中的带水剂，待反应液冷却后，将反应液倒入高速搅拌的乙醇与水的混合液中，析出固体产物。将固体产物在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中进行重结晶，并将重结晶产物在50～180℃下真空干燥2～48小时，得到干燥的含酰亚胺的二胺单体C。