CN105860075A - 一种无色透明低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种无色透明低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无色透明低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法，由含氟二胺和含氟二酐单体通过缩聚反应得到聚酰胺酸溶液，将聚酰胺酸溶液流涎制成聚酰亚胺薄膜。本发明聚酰亚胺薄膜采用含氟二胺和二酐单体制备，所得薄膜无色透明；含氟单体的引入大幅降低了聚酰亚胺薄膜的介电常数；且工艺简单，特别容易实现产业化生产。

Description

一种无色透明低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种聚酰亚胺材料，尤其涉及一种无色透明低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
背景技术
随着超大规模集成电路的发展，电子器件的集成度越来越高，特征尺寸不断缩小，因而对电路介质材料提出了更高的要求——耐高温性和低的介电常数。聚酰亚胺因其突出的耐高低温性能和介电性能而被大量应用于微电子工业，如芯片封装材料、屏蔽材料、柔性印制线路板的基体材料等。同时，由于聚酰亚胺优异的耐高低温性和化学稳定性，也常用作膜太阳能电池柔性衬底材料或替代玻璃用作新一代OLED照明/显示的柔性衬底，这就对聚酰亚胺膜的透光性提出了较高的要求，但是现有材料难以达到该要求。
因此开发生产不仅可满足大规模集成电路对其介电性能的要求，同时也可满足太阳能电池和先进照明/显示技术的透明柔性衬底材料的要求的兼具有低介电常数和高透光率的聚酰亚胺薄膜材料势在必行。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足之处提供一种出兼具有低介电常数和无色透明特性的聚酰亚胺薄膜材料。
本发明的另一目的是提供该聚酰亚胺薄膜材料的制作方法。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一种聚酰亚胺薄膜，是由含氟二胺和含氟二酐单体通过缩聚反应得到聚酰胺酸溶液，将聚酰胺酸溶液流涎制成聚酰亚胺薄膜。
优选缩聚反应温度为30-60℃，反应时间为4h-6h。
含氟二胺和含氟二酐单体可在非质子性溶剂中反应，所述的非质子性溶剂优选为N,N’-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)、N’-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSo)中的一种；
含氟二胺和含氟二酐单体总质量在非质子性溶剂中的质量浓度15％-30％。
所述的含氟二胺为2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷。
所述含氟二酐单体为4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐。
参加反应的二胺和二酐单体的比例为摩尔比0.999-1.001：0.999-1.001。
一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，该方法将含氟二胺和含氟二酐单体通过缩聚反应得到聚酰胺酸溶液，将聚酰胺酸溶液流涎制成聚酰亚胺薄膜。
优选聚酰亚胺薄膜的制备方法包括以下步骤：将含氟二胺和含氟二酐加入到非质子性溶剂中，控制溶液中含氟二胺和含氟二酐质量浓度15％-30％，在温度30-60℃条件下，充分搅拌4h-6h，缩聚合反应制得黏度均匀、稳定的聚酰胺酸溶液，溶液黏度稳定在28000-42000Pa.s之间，2h内黏度值变化不超过2％。然后将聚酰胺酸溶液流涎制成聚酰亚胺薄膜。主要的流涎工艺如下：(1)将聚酰胺酸溶液流涎在循环旋转的钢带上，在140-180℃的条件下脱除大于一半的溶剂，制得聚酰亚胺凝胶膜；(2)将钢带上的凝胶膜剥离并迁引进入亚胺化炉，从入口到出口控制温度180-360℃，进一步脱除溶剂，并使薄膜完全亚胺化，即制得聚酰亚胺薄膜。
本发明的有益效果主要有：原料采用含氟二胺和二酐单体，得到的聚酰亚胺薄膜无色透明，含氟单体的引入大幅降低了聚酰亚胺薄膜的介电常数，同时还能保证产品的其他性能稳定。而且，本发明技术工艺简单，特别容易实现产品的产业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
将摩尔比1：1的2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷和4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐加入到N,N’-二甲基乙酰胺(DMAc)中，控制溶液质量浓度15％，控制溶液温度40℃，充分搅拌4h，使单体充分反应，制得黏度28000Pa.s的聚酰胺酸溶液，且2h内黏度值变化不超过2％。
参照中国专利(申请号CN 200610039940.7)中具体实施方式所提到的聚酰亚胺流涎工艺方法，将步骤3所得的复合溶液制成厚度12.5μm聚酰亚胺薄膜。
实施例2
将摩尔比1：1的2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷和4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐加入到N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)中，控制溶液质量浓度20％，溶液温度30℃，充分搅拌5h，使单体充分反应，制得黏度32000Pa.s的聚酰胺酸溶液，且2h内黏度值变化不超过2％。
参照中国专利(申请号CN 200610039940.7)中具体实施方式所提到的聚酰亚胺流涎工艺方法，将步骤3所得的复合溶液制成厚度15μm聚酰亚胺薄膜。
实施例3
将摩尔比1：1的2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷和4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐加入到N’-甲基吡咯烷酮(NMP)中，控制溶液质量浓度25％，溶液温度50℃，充分搅拌4h，使单体充分反应，制得黏度36000Pa.s的聚酰胺酸溶液，且2h内黏度值变化不超过2％。
参照中国专利(申请号CN 200610039940.7)中具体实施方式所提到的聚酰亚胺流涎工艺方法，将步骤3所得的复合溶液制成厚度25μm聚酰亚胺薄膜。
实施例4
将摩尔比1：1的2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷和4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐加入到二甲基亚砜(DMSo)中，控制溶液质量浓度30％，溶液温度60℃，充分搅拌6h，使单体充分反应，制得黏度42000Pa.s的聚酰胺酸溶液，且2h内黏度值变化不超过2％。
参照中国专利(申请号CN 200610039940.7)中具体实施方式所提到的聚酰亚胺流涎工艺方法，将步骤3所得的复合溶液制成厚度50μm聚酰亚胺薄膜。
实施例1-4所得聚酰亚胺薄膜均达到以下指标(GB/T1040.3-2006)：
拉伸强度(横向)≥140(MPa)，拉伸强度(纵向)≥160(MPa)；
弹性模量(横向)≥3200(MPa)，弹性模量(纵向)≥3400(MPa)；
同时，介电常数及透光率数据见表1：
表1各实施例所制备聚酰亚胺薄膜的介电常数及透光率性能指标

Claims (10)

1.一种聚酰亚胺薄膜，其特征在于由含氟二胺和含氟二酐单体通过缩聚反应得到聚酰胺酸溶液，将聚酰胺酸溶液流涎制成聚酰亚胺薄膜。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于缩聚反应温度为30-60℃，反应时间为4h-6h。
3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于含氟二胺和含氟二酐单体在非质子性溶剂中反应。
4.根据权利要求3所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于所述的非质子性溶剂为N,N’-二甲基乙酰胺、N,N’-二甲基甲酰胺、N’-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种。
5.根据权利要求3所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于含氟二胺和含氟二酐单体总质量在非质子性溶剂中的质量浓度15％-30％。
6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于所述的含氟二胺为2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷。
7.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于所述含氟二酐单体为4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐。
8.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于参加反应的二胺和二酐单体的比例为摩尔比0.999-1.001：0.999-1.001。
9.一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于该方法将含氟二胺和含氟二酐单体通过缩聚反应得到聚酰胺酸溶液，将聚酰胺酸溶液流涎制成聚酰亚胺薄膜。
10.根据权利要求9所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：将含氟二胺和含氟二酐加入到非质子性溶剂中，控制溶液中含氟二胺和含氟二酐质量浓度15％-30％，在温度30-60℃条件下，充分搅拌4h-6h，缩聚合反应制得聚酰胺酸溶液，再将聚酰胺酸溶液流涎制成聚酰亚胺薄膜。
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