CN110256850A - 改性液晶高分子薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

改性液晶高分子薄膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于液晶高分子技术领域，具体涉及一种改性液晶高分子薄膜及其制备方法和应用。所述改性液晶高分子薄膜，其包括如下组分：聚苯撑苯并二噻唑、交联剂、导电粒子、紫外吸收剂、偶联剂和填料；所述交联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷，所述偶联剂为苯酐改性的三乙氧基硅烷。本发明提供的技术方案通过添加合适的交联剂和偶联剂，解决了液晶高分子的加工成膜问题，生产的PBT薄膜具有低吸湿、低介电常数、低介电损耗及耐高温等优良性能，并且加工过程中无有机溶剂参与，环境友好。

Description

改性液晶高分子薄膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于液晶高分子技术领域，具体涉及一种改性液晶高分子薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
柔性电路板(Flexible Printed Circuit Board)又称“FPC柔性板”，是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路，具有许多硬性印刷电路板不具备的优点。它可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件装配和导线连接的一体化。利用FPC柔性板可大大缩小电子产品的体积，适用电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要。
软性铜箔基材(英文缩写FCCL：Flexible Copper Clad Laminate)，又称为：挠性覆铜板、柔性覆铜板、软性覆铜板，FCCL是FPC的加工基材。FCCL组成主要包括三大类材料：覆盖膜材料，金属导体箔和胶粘剂。目前覆盖膜材料主要有聚酯(PET)薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜、聚酯酰亚胺薄膜、氟碳乙烯薄膜、亚酰胺纤维纸、聚丁烯对酞酸盐薄膜等。其中，目前使用得最广泛的是聚酯薄膜(PET薄膜)和聚酰亚胺薄膜(PI薄膜)。
目前应用较多聚酰亚胺，介电常数和损耗因子较大、易发热、吸潮性大、热膨胀系数不可控，产品性能不够稳定，并且高频传输损耗严重、结构特性较差，已经无法适应当前FPC的高频高速发展趋势。
液晶高分子，也叫液晶聚合物，指在一定条件下能以液晶相存在的高分子化合物，其特点是分子具有较高的分子量又具有取向有序。属于这类材料的高聚物的分子链中含有棒状或片状结构的介晶基元，使液晶形成刚性或半刚性链结构。液晶既具有像液体一样的流动性和连续性，又具有晶体一样的各向异性。因其具有低吸湿、低介电常数及低介电损耗的特性，且随着5G高速传输的时代来临，其必将替代目前广泛应用于FCCL的PI膜。因为它们在模具中的取向太高，分子量过大，因此很难加工成膜。
发明内容
本发明提供了改性液晶高分子薄膜及其制备方法和应用，用以解决目前液晶高分子用于FPC成膜困难的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述改性液晶高分子薄膜，其包括如下组分：聚苯撑苯并二噻唑(PBT)、交联剂、导电粒子、紫外吸收剂、偶联剂和填料；所述交联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷，所述偶联剂为苯酐改性的三乙氧基硅烷的混合物，苯酐改性的三乙氧基硅烷结构如式I所示：
可选地，所述PBT的平均数均聚合度为12000-30000。
可选地，所述苯酐改性的三乙氧基硅烷是以苯酐、烯丙基胺和三乙氧基硅烷为原料，经酰亚胺化反应、催化硅氢加成反应两步合成的。
可选地，所述导电粒子为原位合成纳米银胶。纳米银胶具有高分散性。
可选地，所述紫外线吸收剂选自邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑或2,4-二羟基二苯甲酮。
可选地，所述填料为二氧化硅。
可选地，所述各组分按重量份占比如下：
可选地，所述改性液晶高分子薄膜3GHz介电常数2.5-2.9，热膨胀系数(CTE)为15-16PPM/℃，吸水率0.02-0.04％，横向抗拉强度320-350MPa，纵向抗拉强度320-350MPa，逸散因子0.001-0.003。
本发明还提供了上述改性液晶高分子薄膜的制备方法，其包括如下步骤：将各组分在双螺杆挤出机内熔融、混炼，挤出、冷却、干燥和切粒，然后将改性粒子再次在双螺杆挤出机中熔融，进行二次混炼，最后挤出、流延铸片或者吹膜，最后双向拉伸成膜。
可选地，所述混炼温度350-380℃，所述二次混炼温度320-350℃，纵向拉伸倍数5-20，横向拉伸倍数5-20。。
本发明还提供了上述改性液晶高分子薄膜在FPC行业中的应用。
本发明提供的技术方案通过添加合适的交联剂和偶联剂，解决了液晶高分子的加工成膜问题，生产的PBT薄膜具有低吸湿、低介电常数、低介电损耗及耐高温等优良性能，并且加工过程中无有机溶剂参与，环境友好。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合实施例阐述所述改性液晶高分子薄膜及其制备方法和应用，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
下述实施例中所用原料试剂除特别说明外均为市售商品，加工过程和采用的设备如无特殊说明也均是本领域中常用方法和设备。
实施例1偶联剂的制备
在反应瓶中，加入14.8g邻苯二甲酸酐和180ml冰醋酸，搅拌溶解后加入5.7g烯丙基胺，室温反应1h，加热回流4h，冷却至室温后加入170ml水，加热至沸，冷却至室温，有白色固体析出，抽滤，水洗，然后重结晶提纯。
在反应瓶中，加入上步产物7.4g和100ml甲苯，搅拌溶解后加入含铂催化，剂，氮气保护，50℃活化30min，加入8.21g三乙氧基硅烷，加完后升温至70℃，反应3h，冷却至室温，去除溶剂后，重结晶获得苯酐改性的三乙氧基硅烷偶联剂。
实施例2 PBT薄膜的组分组成
实施例3 PBT薄膜的组分组成
实施例4 PBT薄膜的制备
将实施例2或3中各组分在双螺杆挤出机内熔融、混炼，混炼温度为350℃，挤出、冷却、干燥和切粒，然后将改性粒子再次在双螺杆挤出机中熔融，进行二次混炼，二次混炼温度为320℃，最后挤出、流延铸片并双向拉伸成膜，纵向拉伸8倍，横向拉伸8倍。
实施例5比较实验
将本发明以实施例2和3为原料，以实施例4制备的薄膜与市售FCP用PI薄膜相比进行性能测试，测试结果见表1。
表1
如表1所示，本发明提供的改性液晶高分子薄膜具有更优异的性能，更适作为FCP的覆盖膜材料。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种改性液晶高分子薄膜，其特征在于，包括如下组分：聚苯撑苯并二噻唑、交联剂、导电粒子、紫外吸收剂、偶联剂和填料；所述交联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷，所述偶联剂为苯酐改性的三乙氧基硅烷，苯酐改性的三乙氧基硅烷结构如式I所示：
2.根据权利要求1所述改性液晶高分子薄膜，其特征在于，所述聚苯撑苯并二噻唑的平均数均聚合度为12000-30000。
3.根据权利要求1所述改性液晶高分子薄膜，其特征在于，所述苯酐改性的三乙氧基硅烷是以苯酐、烯丙基胺和三乙氧基硅烷为原料，经酰亚胺化反应、催化硅氢加成反应两步合成的。
4.根据权利要求1所述改性液晶高分子薄膜，其特征在于，所述导电粒子为原位合成纳米银胶。纳米银胶具有高分散性。
5.根据权利要求1所述改性液晶高分子薄膜，其特征在于，所述紫外线吸收剂选自邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑或2,4-二羟基二苯甲酮。
6.根据权利要求1所述改性液晶高分子薄膜，其特征在于，所述填料为二氧化硅。
7.根据权利要求1所述改性液晶高分子薄膜，其特征在于，所述改性液晶高分子薄膜3GHz介电常数2.5-2.9，热膨胀系数(CTE)为15-16PPM/℃，吸水率0.02-0.04％，向抗拉强度320-350MPa，纵向抗拉强度320-350MPa，逸散因子0.001-0.003。
8.权利要求1-7任一所述改性液晶高分子薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分在双螺杆挤出机内熔融、混炼，挤出、冷却、干燥和切粒，然后将改性粒子再次在双螺杆挤出机中熔融，进行二次混炼，最后挤出、流延铸片并双向拉伸成膜。
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，所述混炼温度350-380℃，所述二次混炼温度320-350℃，纵向拉伸倍数5-20，横向拉伸倍数5-20。
10.权利要求1-7任一所述改性液晶高分子薄膜在FPC行业中的应用。
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