CN110105575A - 一种低介电常数聚芳醚腈及其制备方法 - Google Patents

一种低介电常数聚芳醚腈及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110105575A
CN110105575A CN201910479650.1A CN201910479650A CN110105575A CN 110105575 A CN110105575 A CN 110105575A CN 201910479650 A CN201910479650 A CN 201910479650A CN 110105575 A CN110105575 A CN 110105575A
Authority
CN
China
Prior art keywords
poly
arylene ether
ether nitrile
low
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910479650.1A
Other languages
English (en)
Inventor
危仁波
王玲玲
詹晨浩
尤勇
涂玲
刘孝波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201910479650.1A priority Critical patent/CN110105575A/zh
Publication of CN110105575A publication Critical patent/CN110105575A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/38—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols
    • C08G65/40—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols from phenols (I) and other compounds (II), e.g. OH-Ar-OH + X-Ar-X, where X is halogen atom, i.e. leaving group
    • C08G65/4006—(I) or (II) containing elements other than carbon, oxygen, hydrogen or halogen as leaving group (X)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/20—Polysulfones
    • C08G75/23—Polyethersulfones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2381/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon only; Polysulfones; Derivatives of such polymers
    • C08J2381/06—Polysulfones; Polyethersulfones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2429/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
    • C08J2429/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08J2429/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

本发明涉及一种低介电常数聚芳醚腈及其制备方法。该低介电常数聚芳醚腈的化学结构中含有三氟甲基、砜基和芳醚基团，呈现薄膜状，且该低介电常数聚芳醚腈薄膜内部含有大量的孔。低介电常数聚芳醚腈是由含有低极性基团的聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂在水和乙醇混合液中通过相转化法制备得到。通过改变聚芳醚腈嵌段共聚物的链段比例，相转化法中致孔剂的种类、结构，相转化法中水和乙醇的比例等，可得到一系列具有低介电常数的高性能聚芳醚腈材料。该低介电常数聚芳醚腈的密度低于0.15g/cm3，孔隙率大于80％，介电常数在1kHz时小于1.5，介电损耗在1kHz时低于0.004，比模量大于1000MPa·cm3/g。该低介电常数聚芳醚腈属于低介电常数有机电介质，具体可作为互联装配用层间介质材料。

Description

一种低介电常数聚芳醚腈及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低介电常数聚芳醚腈及其制备方法，属于低介电常数有机电介质材料制造领域。该低介电常数聚芳醚腈可以作为低介电常数材料应用于互联装配用层间电介质。
背景技术
近年来微电子工业迅速发展，电子元器件的应用尺寸不断趋向小型化，大规模集成电路中芯片集成度显著提高，芯片互连线密度增大，使线路中电阻和布线中电容增加，产生信号阻容延迟效应，影响信号传输速度和信号损耗，这已成为集成电路向高速、高密度、低能耗以及多功能方向发展的新的桎梏。通常信号传递的延迟时间正比于导体自身的电阻，也正比于其介电常数值，同时正比于导体的长与厚度之比。因此，要想缩短信号传递的延迟时间，可以选择自身电阻值与介电常数值较低的材料，或者使用其他方法减少材料的自身电阻及介电常数，也可以扩宽导线间的距离。然而由于导线间的距离不易扩宽，要想减少信号传递的延迟时间，主要得从减少导线的介电常数入手。经计算其他条件一致时，当封装导线的介电常数值由4.0改为2.5，导线传递信息的速度可变为原来的2.6倍，如果能够进一步降低导线的介电常数，导线传递信息的速度能够得到明显提高。因此，为了达到集成电路高集成度的要求，提高信号的传输速度，封装内高密度的信号线路要求彼此之间保持电绝缘，应选取介电常数值尽可能低的电介质材料作为集成电路用的层间绝缘材料，以确保最小的电交互信号能够正常地在相邻线路中进行传输。
根据国际半导体技术蓝图的节点要求，在国际半导体技术蓝图中的完成情况中，其他几项指标都是提前完成的，而介质层的介电常数值远远落后于预期值，这主要是由于介电常数材料有很多的性能指标。在降低介电常数值的前提下，要保证介电常数材料的漏电流不能过高，电压耗散系数不能太大。要保证介电常数材料的力学特性，在后端工艺中，要确保互连线与介电材料之间的沉积与平坦化过程，要在机械抛光的作用下不会发生断裂，以支撑多层互连结构。由于水的介电常数是80，所以这就要确保介电常数材料要有很低的吸水性，这样介电材料的介电常数值才能维持一个较低的值。另外，由于介电常数材料很多时候要高温的环境中工作，在超大规模集成电路系统下，介电材料也要经受多次的热循环过程，所以介电材料的性能不能高温下发生严重的衰减。这些都增加了介电常数数值降低的难度，导致了在国际半导体技术蓝图中介电常数值难以达到要求。
聚芳醚因其良好的耐热性、耐腐蚀性、绝缘性和优异的力学性能而被广泛地应用在电子材料、航空航天、通信、国防军事等领域。聚芳醚腈属于聚芳醚类聚合物中的一员，其特点是其侧基含有大量的功能性的氰基基团。聚芳醚腈具有耐高温循环使用性能，可在受载情况下130℃循环3000次，性能基本保持不变；自润滑性能好；机械性能优异；阻燃等级达到VO级；具有良好的耐辐照性；绝缘性能稳定；对除浓硫酸外的酸、碱及其水溶液都具有稳定性。由于极性氰基侧基的存在，赋予聚芳醚腈高的介电常数，纯聚合物可高达3.8-6.0，击穿电压高达220-300V/μm，这对于开发高性能介电聚合物具有重要的科学意义和广泛的实用价值。本发明利用先制备得到高性能聚芳醚腈材料，然后通过相转化法向聚芳醚腈基体中引入多孔结构，以降低其介电常数，得到低介电常数聚芳醚腈多孔材料。
发明内容
本发明的目的是克服现有低介电常数材料力学性能、耐热性能、化学稳定性等性能不够好，聚芳醚腈等高性能材料的介电常数比较高等技术的不足，提供一种低介电常数聚芳醚腈及其制备方法，实现低介电常数聚芳醚腈的批量制备，解决现有聚芳醚腈介电常数高的问题，拓宽聚芳醚腈在低介电领域的应用范围。对于聚芳醚腈低介电材料在科学研究和应用领域具有重大意义。具体为，先制备聚芳醚腈嵌段共聚物，然后将聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合后溶解到极性溶剂中得到混合溶液，然后再将该混合溶液浇筑在玻璃板上，将玻璃板及其表面的溶液一起浸泡于乙醇和水的混合溶液中，致孔剂溶解在乙醇和水的混合液中，聚芳醚腈溶液在乙醇和水的混合溶液中经过相转化变成聚芳醚腈薄膜，将该聚芳醚腈薄膜收卷之后在纯水中充分洗涤，真空干燥得到低介电常数聚芳醚腈。
所述的低介电常数聚芳醚腈及其制备方法，其特征在于：该低介电常数聚芳醚腈结构中含有低极性三氟甲基、砜基和芳醚基等基团，呈现薄膜状，且具有多孔结构，其制备方法步骤以下：
(1)聚芳醚腈嵌段共聚物的制备：将2,6-二氯苯甲腈加入到N-甲基吡咯烷酮中，得到浓度为0.02～0.1g/mL的溶液，之后将4,4’-二氯二苯砜、六氟双酚A、碳酸钾及甲苯依次加入上述溶液中，在160～180℃下脱水反应1～3h，再在180～210℃下脱水反应1～3h，将反应产物倒入丙酮中沉淀，收集粗产物，然后分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3～5次，在真空烘箱中60～80℃真空干燥5～10h，得到聚芳醚腈嵌段共聚物；其中，2,6-二氯苯甲腈、4,4’-二氯二苯砜的摩尔比为1：(8～20)，2,6-二氯苯甲腈和4,4’-二氯二苯砜总量与六氟双酚A、碳酸钾的摩尔比为1：(0.95～1.05)：(2.5～3)，N-甲基吡咯烷酮与甲苯的体积比为1:(0.2～0.5)；
(2)聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液的制备：将步骤(1)得到的聚芳醚腈嵌段共聚物加入到极性溶剂中，得到浓度为10～20wt％的溶液，再加入致孔剂，加以100～300r/min的机械搅拌1～3h直至溶解完全，得到聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液；其中致孔剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸中的一种以上，极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种；致孔剂与聚芳醚腈嵌段共聚物的质量比为1：(5～20)；
(3)聚芳醚腈多孔膜的制备：将步骤(2)得到的聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液浇筑到玻璃板上，用湿膜制备器刮出厚度为100～1000μm的液膜，然后将玻璃板及其表面的液膜一起浸泡在乙醇和水的混合溶液中，待液膜转化成固体膜后将其从玻璃板上剥离，然后继续在去离子水中浸泡1～3天，得到聚芳醚腈多孔膜；其中乙醇和水的体积比为1：(5～10)；
(4)低介电常数聚芳醚腈的制备：将步骤(3)制备得到的聚芳醚腈多孔膜置于超净工作台上1～4h使其表面的水沥干，然后将其置于80～150℃的真空烘箱中真空干燥5～24h，自然冷却到室温，得到低介电常数聚芳醚腈。
所述的低介电常数聚芳醚腈，其特征在于：该低介电常数聚芳醚腈的密度低于0.15g/cm3，孔隙率大于80％，介电常数在1kHz时小于1.5，介电损耗在1kHz时低于0.004，比模量大于1000MPa·cm3/g。
本发明的有益效果：本发明制备得到的低介电常数聚芳醚腈的化学结构中含有三氟甲基和砜基基团，具有较低的极性，可以降低体系的介电常数；化学结构中还具有芳醚基团，使材料具有优异的力学性能、耐热性能以及耐化学腐蚀性能。除此之外，通过本发明制备的低介电常数聚芳醚腈内部具有大量的孔，可以有效地降低体系的介电常数。该低介电常数聚芳醚腈的密度可调通过致孔剂调节，其密度低于0.15g/cm3，孔隙率大于80％。通过调节其密度，该低介电常数聚芳醚腈的介电常数在1kHz时小于1.5，介电损耗在1kHz时低于0.004。该低介电常数聚芳醚腈还具有优异的力学性能，其比模量大于1000MPa·cm3/g，满足大规模集成电路中集成电路用的层间绝缘材料的要求。本发明的低介电常数聚芳醚腈的制备方法简单并且易操作，易实现工业化。
附图说明
图1是低介电常数聚芳醚腈的结构示意图
图2是低介电常数聚芳醚腈的介电常数和介电损耗图
图3是低介电常数聚芳醚腈的应力应变曲线
具体实施方式
以下介绍本发明制备方法的实施例，但以下实施例是用于说明本发明的示例，并不构成对本发明权利要求的任何限定。
实施例1
(1)聚芳醚腈嵌段共聚物的制备：将6.88g的2,6-二氯苯甲腈加入到150mL的N-甲基吡咯烷酮中，得到浓度为0.0458g/mL的溶液，之后将103.3g的4,4’-二氯二苯砜、134.5g的六氟双酚A、138.2g的碳酸钾及50mL的甲苯依次加入上述溶液中，在165℃下脱水反应2h，再在220℃下脱水反应2h，将反应产物倒入丙酮中沉淀，收集粗产物，然后分别用去离子水和无水乙醇各洗涤5次，在真空烘箱中80℃真空干燥8h，得到聚芳醚腈嵌段共聚物；制备得到的聚芳醚腈嵌段共聚物的结构示意图如附图1所示；
(2)聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液的制备：将步骤(1)得到的10g聚芳醚腈嵌段共聚物加入到90g的N,N-二甲基甲酰胺中，得到浓度为10wt％的溶液，再加入2g聚乙烯醇，加以300r/min的机械搅拌2h直至溶解完全，得到聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液；
(3)聚芳醚腈多孔膜的制备：将步骤(2)得到的聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液浇筑到玻璃板上，用湿膜制备器刮出300μm的液膜，然后将玻璃板及其表面的液膜一起浸泡在200mL乙醇和1.2L水的混合溶液中，待液膜转化成固体膜后将其从玻璃板上剥离，然后继续在去离子水中浸泡2天，得到聚芳醚腈多孔膜；
(4)低介电常数聚芳醚腈的制备：将步骤(3)制备得到的聚芳醚腈多孔膜置于超净工作台上4h使其表面的水沥干，然后将其置于100℃的真空烘箱中真空干燥12h，自然冷却至室温，得到低介电常数聚芳醚腈。
该低介电常数聚芳醚腈的密度为0.140g/cm3，孔隙率为84％。该低介电常数聚芳醚腈的介电常数和介电损耗如附图2所示，从该图可以看出该低介电常数聚芳醚腈的介电常数在1kHz下为1.4，介电损耗在1kHz下为0.0036。该低介电常数聚芳醚腈的应力应变曲线附图3所示，从该图可以看出该低介电常数聚芳醚腈的弹性模量为141.4MPa，对应的比模量为1010MPa·cm3/g。
实施例2
(1)聚芳醚腈嵌段共聚物的制备：将3.42g的2,6-二氯苯甲腈加入到150mL的N-甲基吡咯烷酮中，得到浓度为0.0228g/mL的溶液，之后将109.1g的4,4’-二氯二苯砜、134.5g的六氟双酚A、138.2g的碳酸钾及50mL的甲苯依次加入上述溶液中，在165℃下脱水反应2h，再在220℃下脱水反应2h，将反应产物倒入丙酮中沉淀，收集粗产物，然后分别用去离子水和无水乙醇各洗涤5次，在真空烘箱中80℃真空干燥8h，得到聚芳醚腈嵌段共聚物；
(2)聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液的制备：与实施例1中的过程一致；
(3)聚芳醚腈多孔膜的制备：与实施例1中的过程一致；
(4)低介电常数聚芳醚腈的制备：与实施例1中的过程一致。
该低介电常数聚芳醚腈的密度为0.141g/cm3，孔隙率为85％。该低介电常数聚芳醚腈的介电常数在1kHz下为1.38，介电损耗在1kHz下为0.0035。该低介电常数聚芳醚腈的弹性模量为142.7MPa，对应的比模量为1012MPa·cm3/g。
实施例3
(1)聚芳醚腈嵌段共聚物的制备：与实施例1中的过程一致；
(2)聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液的制备：将步骤(1)得到的10g聚芳醚腈嵌段共聚物加入到90g的N,N-二甲基甲酰胺中，得到浓度为10wt％的溶液，再加入1g的聚乙烯醇，加以300r/min的机械搅拌2h直至溶解完全，得到聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液；
(3)聚芳醚腈多孔膜的制备：与实施例1中的过程一致；
(4)低介电常数聚芳醚腈的制备：与实施例1中的过程一致。
该低介电常数聚芳醚腈的密度为0.145g/cm3，孔隙率为82％。该低介电常数聚芳醚腈的介电常数在1kHz下为1.45，介电损耗在1kHz下为0.0038。该低介电常数聚芳醚腈的弹性模量为146.8MPa，对应的比模量为1012MPa·cm3/g。
实施例4
(1)聚芳醚腈嵌段共聚物的制备：与实施例1中的过程一致；
(2)聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液的制备：将步骤(1)得到的10g聚芳醚腈嵌段共聚物加入到90g的N,N-二甲基甲酰胺中，得到浓度为10wt％的溶液，再加入1.5g的聚乙烯醇，加以300r/min的机械搅拌2h直至溶解完全，得到聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液；
(3)聚芳醚腈多孔膜的制备：与实施例1中的过程一致；
(4)低介电常数聚芳醚腈的制备：与实施例1中的过程一致。
该低介电常数聚芳醚腈的密度为0.143g/cm3，孔隙率为83％。该低介电常数聚芳醚腈的介电常数在1kHz下为1.43，介电损耗在1kHz下为0.0037。该低介电常数聚芳醚腈的弹性模量为144.6MPa，对应的比模量为1011MPa·cm3/g。
实施例5
(1)聚芳醚腈嵌段共聚物的制备：与实施例1中的过程一致；
(2)聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液的制备：与实施例1中的过程一致；
(3)聚芳醚腈多孔膜的制备：将步骤(2)得到的聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液浇筑到玻璃板上，用湿膜制备器刮出100μm的液膜，然后将玻璃板及其表面的液膜一起浸泡在200mL乙醇和1.2L水的混合溶液中，待液膜转化成固体膜后将其从玻璃板上剥离，然后继续在去离子水中浸泡2天，得到聚芳醚腈多孔膜；
(4)低介电常数聚芳醚腈的制备：与实施例1中的过程一致。
该低介电常数聚芳醚腈的密度为0.138g/cm3，孔隙率为86％。该低介电常数聚芳醚腈的介电常数在1kHz下为1.36，介电损耗在1kHz下为0.0030。该低介电常数聚芳醚腈的弹性模量为139.9MPa，对应的比模量为1014MPa·cm3/g。
实施例6
(1)聚芳醚腈嵌段共聚物的制备：与实施例1中的过程一致；
(2)聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液的制备：与实施例1中的过程一致；
(3)聚芳醚腈多孔膜的制备：将步骤(2)得到的聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液浇筑到玻璃板上，用湿膜制备器刮出500μm的液膜，然后将玻璃板及其表面的液膜一起浸泡在200mL乙醇和1.2L水的混合溶液中，待液膜转化成固体膜后将其从玻璃板上剥离，然后继续在去离子水中浸泡2天，得到聚芳醚腈多孔膜；
(4)低介电常数聚芳醚腈的制备：与实施例1中的过程一致。
该低介电常数聚芳醚腈的密度为0.145g/cm3，孔隙率为81％。该低介电常数聚芳醚腈的介电常数在1kHz下为1.45，介电损耗在1kHz下为0.0039。该低介电常数聚芳醚腈的弹性模量为145.6MPa，对应的比模量为1004Ma·cm3/g。
实施例7
(1)聚芳醚腈嵌段共聚物的制备：与实施例1中的过程一致；
(2)聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液的制备：与实施例1中的过程一致；
(3)聚芳醚腈多孔膜的制备：将步骤(2)得到的聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液浇筑到玻璃板上，用湿膜制备器刮出300μm的液膜，然后将玻璃板及其表面的液膜一起浸泡在600mL乙醇和1.2L水的混合溶液中，待液膜转化成固体膜后将其从玻璃板上剥离，然后继续在去离子水中浸泡2天，得到聚芳醚腈多孔膜；
(4)低介电常数聚芳醚腈的制备：与实施例1中的过程一致。
该低介电常数聚芳醚腈的密度为0.143g/cm3，孔隙率为82％。该低介电常数聚芳醚腈的介电常数在1kHz下为1.46，介电损耗在1kHz下为0.0037。该低介电常数聚芳醚腈的弹性模量为143.9MPa，对应的比模量为1006MPa·cm3/g。
实施例8
(1)聚芳醚腈嵌段共聚物的制备：与实施例1中的过程一致；
(2)聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液的制备：与实施例1中的过程一致；
(3)聚芳醚腈多孔膜的制备：与实施例1中的过程一致；
(4)低介电常数聚芳醚腈材料的制备：将步骤(3)制备得到的聚芳醚腈多孔膜置于超净工作台上4h使其表面的水沥干，然后将其置于100℃的真空烘箱中真空干燥6h，自然冷却到室温，得到低介电常数聚芳醚腈。
该低介电常数聚芳醚腈的密度为0.147g/cm3，孔隙率为80％。该低介电常数聚芳醚腈的介电常数在1kHz下为1.48，介电损耗在1kHz下为0.0039。该低介电常数聚芳醚腈的弹性模量为147.1MPa，对应的比模量为1001MPa·cm3/g。

Claims (2)

1.一种低介电常数聚芳醚腈，其特征在于：该低介电常数聚芳醚腈的化学结构中含有三氟甲基、砜基和芳醚基团，呈现薄膜状，且该低介电常数聚芳醚腈薄膜内部含有大量的孔，该低介电常数聚芳醚腈的密度低于0.15g/cm3，孔隙率大于80％，介电常数在1kHz时小于1.5，介电损耗在1kHz时低于0.004，比模量大于1000MPa·cm3/g。
2.根据权利要求1所述的低介电常数聚芳醚腈的制备方法，其特征在于：其步骤以下：
(1)聚芳醚腈嵌段共聚物的制备：将2,6-二氯苯甲腈加入到N-甲基吡咯烷酮中，得到浓度为0.02～0.1g/mL的溶液，之后将4,4’-二氯二苯砜、六氟双酚A、碳酸钾及甲苯依次加入上述溶液中，在160～180℃下脱水反应1～3h，再在180～210℃下脱水反应1～3h，将反应产物倒入丙酮中沉淀，收集粗产物，然后分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3～5次，在真空烘箱中60～80℃真空干燥5～10h，得到聚芳醚腈嵌段共聚物；其中，2,6-二氯苯甲腈、4,4’-二氯二苯砜的摩尔比为1：(8～20)，2,6-二氯苯甲腈和4,4’-二氯二苯砜总量与六氟双酚A、碳酸钾的摩尔比为1：(0.95～1.05)：(2.5～3)，N-甲基吡咯烷酮与甲苯的体积比为1:(0.2～0.5)；
(2)聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液的制备：将步骤(1)得到的聚芳醚腈嵌段共聚物加入到极性溶剂中，得到浓度为10～20wt％的溶液，再加入致孔剂，加以100～300r/min的机械搅拌1～3h直至溶解完全，得到聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液；其中致孔剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸中的一种以上，极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种；致孔剂与聚芳醚腈嵌段共聚物的质量比为1：(5～20)；
(3)聚芳醚腈多孔膜的制备：将步骤(2)得到的聚芳醚腈嵌段共聚物与致孔剂混合溶液浇筑到玻璃板上，用湿膜制备器刮出100～1000μm的液膜，然后将玻璃板及其表面的液膜一起浸泡在乙醇和水的混合溶液中，待液膜转化成固体膜后将其从玻璃板上剥离，然后继续在去离子水中浸泡1～3天，得到聚芳醚腈多孔膜；其中乙醇和水的体积比为1：(5～10)；
(4)低介电常数聚芳醚腈的制备：将步骤(3)制备得到的聚芳醚腈多孔膜置于超净工作台上1～4h使其表面的水沥干，然后将其置于80～150℃的真空烘箱中真空干燥5～24h，自然冷却到室温，得到低介电常数聚芳醚腈。
CN201910479650.1A 2019-06-04 2019-06-04 一种低介电常数聚芳醚腈及其制备方法 Pending CN110105575A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910479650.1A CN110105575A (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种低介电常数聚芳醚腈及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910479650.1A CN110105575A (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种低介电常数聚芳醚腈及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110105575A true CN110105575A (zh) 2019-08-09

Family

ID=67493807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910479650.1A Pending CN110105575A (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种低介电常数聚芳醚腈及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110105575A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112851996A (zh) * 2021-03-23 2021-05-28 电子科技大学 低介电常数交联型含氟聚芳醚腈薄膜及其制备方法和应用
CN112898560A (zh) * 2021-01-27 2021-06-04 电子科技大学 耐高温聚芳醚腈锂离子电池隔膜材料及其制备方法和应用
CN113429789A (zh) * 2021-07-09 2021-09-24 四川大学 一种聚芳硫醚砜基低介电常数膜及其制备方法和应用
CN114015039A (zh) * 2021-11-19 2022-02-08 电子科技大学 超低介电常数交联型聚芳醚腈薄膜及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112898560A (zh) * 2021-01-27 2021-06-04 电子科技大学 耐高温聚芳醚腈锂离子电池隔膜材料及其制备方法和应用
CN112851996A (zh) * 2021-03-23 2021-05-28 电子科技大学 低介电常数交联型含氟聚芳醚腈薄膜及其制备方法和应用
CN113429789A (zh) * 2021-07-09 2021-09-24 四川大学 一种聚芳硫醚砜基低介电常数膜及其制备方法和应用
CN114015039A (zh) * 2021-11-19 2022-02-08 电子科技大学 超低介电常数交联型聚芳醚腈薄膜及其制备方法
CN114015039B (zh) * 2021-11-19 2022-07-26 电子科技大学 超低介电常数交联型聚芳醚腈薄膜及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110105575A (zh) 一种低介电常数聚芳醚腈及其制备方法
Li et al. Poly (ether ether ketone)(PEEK) porous membranes with super high thermal stability and high rate capability for lithium-ion batteries
CN103219533B (zh) 一种液流电池用石墨烯复合离子交换膜及其制备方法
CN103253740B (zh) 三维分级结构石墨烯/多孔碳复合电容型脱盐电极的制备方法
CN104659395B (zh) 一种质子交换膜燃料电池用有机‑无机复合质子交换膜及其制备方法
CN102173155B (zh) 聚合物基陶瓷复合介电材料及其制备方法
CN105680079B (zh) 一种用于燃料电池的层状复合质子交换膜的制备方法
CN103337649A (zh) 一种改性石墨烯/磺化聚苯醚质子交换膜及其制备方法
CN105255188A (zh) 磺化聚芳醚酮砜/氧化石墨烯复合材料、制备方法及质子交换膜
CN113745757B (zh) 一种锂电池安全性隔膜材料的制备方法
CN109810254A (zh) 离子交联型聚醚醚酮-聚醚砜聚合物及其合成方法和薄膜及该薄膜在盐差发电中的应用
CN109283765A (zh) 一种多孔聚醚醚酮电解质膜的制备方法及应用
CN108539263B (zh) 一种三明治结构固态电解质的制备方法
CN102532575B (zh) 一种全氟磺酸树脂／磺化聚醚醚酮复合隔膜的制备方法
CN115714202A (zh) 一种超薄聚合物复合固态电解质膜及其制备方法
CN105754337A (zh) 一种用于电容器的纳米复合薄膜材料及其制备方法
CN105932202B (zh) 一种多孔超支化聚酯氧化石墨膜及其制备方法和应用
Dong et al. Fabrication of a Cation Exchange Membrane with Largely Reduced Anion Permeability for Advanced Aqueous K‐ion Battery in an Alkaline‐Neutral Electrolyte Decoupling System
CN107522266B (zh) 分级多孔碳材料电容型脱盐电极材料的制备方法
CN110054771A (zh) 醇溶高离子选择性阴离子交换膜及其制备方法与应用
WO2021035917A1 (zh) 一种高频线路板材料层结构的压合成型方法及其制品
CN108075160B (zh) 一种高温稳定的玻璃基燃料电池质子交换膜及制备方法
CN109081671A (zh) 一种陶瓷基燃料电池极板及制备方法
CN103601888A (zh) 磺化聚芳醚砜和全钒液流电池用共混膜及其制备方法
CN108134117B (zh) 一种燃料电池用液态玻璃复合质子交换膜及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190809

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication