CN114616270A - 高耐热及低介电质的聚酰亚胺薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高耐热及低介电特性的聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜包含嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含：第一嵌段，所述第一嵌段是使包含二苯酮四甲酸二酐及联苯四甲酸二酐的二酐成分与包含对苯二胺的二胺成分发生酰亚胺化而获得的；以及第二嵌段，所述第二嵌段是使包含二苯酮四甲酸二酐及均苯四甲酸二酐的二酐成分与包含间联甲苯胺的二胺成分发生酰亚胺化而获得的。
Description
技术领域
本发明涉及一种兼具高耐热特性、低介电特性及低吸湿特性的聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
背景技术
聚酰亚胺(Polyimide；PI)以硬质芳香族主链和化学稳定性非常优异的酰亚胺环为基础，是有机材料中具有最高水平耐热性、耐药品性、电绝缘性、耐化学性、耐气候性的高分子材料。
特别是由于卓越的绝缘特性，即诸如低介电常数的优异电气特性，在电气、电子甚至光学领域等作为高功能性高分子材料而备受瞩目。
最近，随着电子制品的轻量化、小型化，正在积极地开发高集成化、柔性化薄型电路基板。
这种薄型电路基板趋于大量利用在具有优异耐热性、耐低温性及绝缘特性且容易弯曲的聚酰亚胺薄膜上形成有包括金属箔在内的电路的结构。
作为这种薄型电路基板，主要使用柔性金属箔层压板，作为一个示例，包含使用薄铜板作为金属箔的柔性覆铜板(Flexible Copper Clad Laminate，FCCL)。此外，也可将聚酰亚胺用作薄型电路基板的保护薄膜、绝缘薄膜等。
另一方面，最近随着在电子设备中内置各种功能，所述电子设备要求具有快速的计算速度和通信速度，为了满足这种要求，正在开发能够以高频实现高速通信的薄型电路基板。
为了实现高频高速通信，需要即使在高频下也能够维持电气绝缘性的具有高阻抗(Impedance)的绝缘体。阻抗与在绝缘体中形成的频率及介电常数(Dielectric Constant，Dk)具有反比关系，因而为了在高频下维持绝缘性，介电常数需要尽可能低。
但是，就通常的聚酰亚胺而言，介电特性并未优异到能够在高频通信中维持充分绝缘特性的程度。
另外据悉，绝缘体越是具有低介电特性，越能够在薄型电路基板中减少不优选的杂散电容(stray capacitance)和噪声的发生，可很大程度上消除通信延迟的原因。
因此，低介电特性的聚酰亚胺被认为是薄型电路基板性能中最重要的因素。
特别是就高频通信而言，必然发生聚酰亚胺导致的介电损耗(dielectricdissipation)，介电损耗因子(Dielectric Dissipation Factor，Df)意味着薄型电路基板的电能浪费程度，与确定通信速度的信号传递延迟密切相关，因而聚酰亚胺的介电损耗因子保持尽可能低也被认为是薄型电路基板性能中的重要因素。
另外，聚酰亚胺薄膜包含的水分越多，则介电常数越大，介电损耗因子越增加。就聚酰亚胺薄膜而言，由于优异的固有特性，适合作为薄型电路基板的材料，但相反也会因具有极性的酰亚胺基而对水分相对脆弱，因而绝缘特性会降低。
因此，迫切需要开发一种在将聚酰亚胺特有的机械特性、热特性及耐化学特性保持在规定水平的同时具有介电特性特别是低介电损耗因子的聚酰亚胺薄膜。
发明内容
发明要解决的技术问题
因此，为了解决如上所述的问题，其目的在于提供一种兼具高耐热特性、低介电特性及低吸湿特性的聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
因此，本发明的实质目的在于提供其具体实施例。
用于解决技术问题的手段
在用于实现如上所述目的的本发明一种实施方式中，提供一种聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜包含嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含：第一嵌段，所述第一嵌段是使包含二苯酮四甲酸二酐(3,3',4,4'-Benzophenonetetracarboxylic dianhydride，BTDA)及联苯四甲酸二酐(3,3',4,4'-Biphenyltetracarboxylic dianhydride，BPDA)的二酐成分与包含对苯二胺(p-Phenylenediamine，PPD)的二胺成分发生酰亚胺化而获得的；以及第二嵌段，所述第二嵌段是使包含二苯酮四甲酸二酐及均苯四甲酸二酐(Pyromelliticdianhydride；PMDA)的二酐成分与包含间联甲苯胺(m-tolidine)的二胺成分发生酰亚胺化而获得的。
以所述第一嵌段及第二嵌段的二胺成分的总含量100摩尔％为基准，间联甲苯胺的含量可为10摩尔％以上且50摩尔％以下，对苯二胺的含量可为50摩尔％以上且90摩尔％以下。
另外，以所述第一嵌段及所述第二嵌段的二酐成分的总含量100摩尔％为基准，二苯酮四甲酸二酐的含量为25摩尔％以上且45摩尔％以下，联苯四甲酸二酐的含量可为25摩尔％以上且45摩尔％以下，均苯四甲酸二酐的含量为15摩尔％以上且40摩尔％以下。
所述聚酰亚胺薄膜的介电损耗因子(Df)可为0.004以下，热膨胀系数(CTE)可为15ppm/℃以下，玻璃化转变温度(Tg)可为320℃以上。
另外，本发明另一实施方式提供一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，该方法包括：步骤(a)，将第一二酐成分及第一二胺成分在有机溶剂中聚合而制备第一聚酰胺酸；步骤(b)，将第二二酐成分及第二二胺成分在有机溶剂中聚合而制备第二聚酰胺酸；步骤(c)，将所述第一聚酰胺酸及第二聚酰胺酸在有机溶剂中共聚而制备第三聚酰胺酸；以及步骤(d)，将包含所述第三聚酰胺酸的前体组合物在支撑体上制膜后进行酰亚胺化，所述第一二酐成分包含二苯酮四甲酸二酐及联苯四甲酸二酐，所述第二二酐成分包含二苯酮四甲酸二酐及均苯四甲酸二酐，所述第一二胺成分包含对苯二胺，所述第二二胺成分包含间联甲苯胺。
发明的效果
综上所述，本发明通过由特定成分及特定组成比形成的聚酰亚胺薄膜及其制备方法，提供兼具高耐热特性、低介电特性及低吸湿特性的聚酰亚胺薄膜，从而可有用地应用于需要这些特性的各种领域，特别是柔性金属箔层压板等电子部件等。
具体实施方式
下文按照本发明的“聚酰亚胺薄膜”及“聚酰亚胺薄膜的制备方法”的顺序，更详细地说明发明的实施方式。
在此之前，本说明书及申请专利范围中使用的术语或词语，不得限定为通常的或词典的意义进行解释，应立足于“发明人为了以最优选方法说明其自身的发明而可适当地定义术语的概念”的原则，只解释为符合本发明的技术思想的意义和概念。
因此，本说明书中记载的实施例的构成，只不过是本发明最优选的一个实施例，并非全部代表本发明的技术思想，因此应理解为，在本发明申请时间点，会存在可取代它们的各种均等物和变形例。
只要在文理上未明确表示不同，在本说明书中单数的表现包括复数的表现。在本说明书中，“包括”、“具备”或“具有”等术语是要指定实施的特征、数字、步骤、构成要素或它们的组合的存在，应理解为不预先排除一个或其以上的其他特征或数字、步骤、构成要素或它们的组合的存在或附加可能性。
在本说明书中，当通过列举范围、优选范围或优选上限值及优选下限值而给出量、浓度、或其他值或参数时，与范围是否独立地公开无关，应理解为具体公开由任意一对的任意上侧范围界限值或优选值及任意下侧范围界限值或优选值形成的所有范围。
数值的范围在本说明书中提及时，只要未不同地叙述，其范围旨在包括其终点及其范围内的所有整数和分数。本发明的范畴旨在不限定为在定义范围时提及的特定值。
在本说明书中，“二酐”旨在包含其前体或衍生物，它们在技术上可不为二酐，但尽管如此，与二胺反应而形成聚酰胺酸，该聚酰胺酸可再次转化成聚酰亚胺。
在本说明书中，“二胺”旨在包含其前体或衍生物，它们在技术上可不为二胺，但尽管如此，与二酐反应而形成聚酰胺酸，该聚酰胺酸可再次转化成聚酰亚胺。
本发明的聚酰亚胺薄膜包含嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含：第一嵌段，所述第一嵌段是使包含二苯酮四甲酸二酐(BTDA)及联苯四甲酸二酐(BPDA)的二酐成分与包含对苯二胺(PPD)的二胺成分发生酰亚胺化而获得的；以及第二嵌段，所述第二嵌段是使包含二苯酮四甲酸二酐(BTDA)及均苯四甲酸二酐(PMDA)的二酐成分与包含间联甲苯胺(m-tolidine)的二胺成分发生酰亚胺化而获得的。
以所述第一嵌段及所述第二嵌段的二胺成分的总含量100摩尔％为基准，间联甲苯胺的含量可为10摩尔％以上且50摩尔％以下，对苯二胺的含量可为50摩尔％以上且90摩尔％以下。
间联甲苯胺特别是具有呈现疏水性的甲基，有助于聚酰亚胺薄膜的低吸湿特性。
另外，以所述第一嵌段及所述第二嵌段的二酐成分的总含量100摩尔％为基准，二苯酮四甲酸二酐的含量可为25摩尔％以上且45摩尔％以下，联苯四甲酸二酐的含量可为25摩尔％以上且45摩尔％以下，均苯四甲酸二酐的含量可为15摩尔％以上且40摩尔％以下。
特别是优选所述二苯酮四甲酸二酐的含量为25摩尔％以上且40摩尔％以下，所述联苯四甲酸二酐的含量为30摩尔％以上且45摩尔％以下，均苯四甲酸二酐的含量为20摩尔％以上且40摩尔％以下。
在本发明的来源于联苯四甲酸二酐的聚酰亚胺链具有被命名为电荷转移复合物(Charge Transfer Complex，CTC)的结构，即，电子供体(electron donnor)与电子受体(electron acceptor)彼此接近配置的规则性直线结构，加强了分子间相互作用(intermolecular interaction)。
另外，具有羰基的二苯酮四甲酸二酐也与联苯四甲酸二酐一样，有助于CTC的表达。
这种结构具有防止与水分形成氢键的效果，因而对降低吸湿率产生影响，可使降低聚酰亚胺薄膜吸湿性的效果实现最大化。
在一个具体示例中，所述二酐成分可还包含均苯四甲酸二酐。均苯四甲酸二酐是具有相对硬质结构的二酐成分，在能够对聚酰亚胺薄膜赋予适宜弹性方面上是可取的。
聚酰亚胺薄膜为了同时满足适宜的弹性和吸湿率，二酐的含量比特别重要。例如，联苯四甲酸二酐的含量比越减少，则越难以期待该CTC结构引起的低吸湿率。
另外，联苯四甲酸二酐及二苯酮四甲酸二酐包含与芳香族部分相应的两个苯环，相反，均苯四甲酸二酐包含与芳香族部分相应的一个苯环。
在二酐成分中，均苯四甲酸二酐含量的增加，在以相同分子量为基准时，可理解为分子内的酰亚胺基增加，这可理解为在聚酰亚胺高分子链上，来源于所述均苯四甲酸二酐的酰亚胺基的比率，比来源于联苯四甲酸二酐及二苯酮四甲酸二酐的酰亚胺基相对增加。
即，均苯四甲酸二酐含量的增加，即使相对于整个聚酰亚胺薄膜，也可视为酰亚胺基的相对增加，因此难以期待低吸湿率。
相反，若均苯四甲酸二酐的含量比减少，则硬质结构的成分相对减少，聚酰亚胺薄膜的弹性会降低到所需的水平以下。
由于这种理由，当所述联苯四甲酸二酐及二苯酮四甲酸二酐的含量高于所述范围或均苯四甲酸二酐的含量低于所述范围时，聚酰亚胺薄膜的机械物性降低，无法确保适于制备柔性金属箔层压板的水平的耐热性。
相反，当所述联苯四甲酸二酐及二苯酮四甲酸二酐的含量低于所述范围或均苯四甲酸二酐的含量高于所述范围时，难以达成适宜水平的介电常数、介电损耗因子及吸湿率，因而不可取。
所述聚酰亚胺薄膜的介电损耗因子(Df)可为0.004以下，热膨胀系数(CTE)可为15ppm/℃以下，玻璃化转变温度(Tg)可为320℃以上。
与此相关联，当是全部满足介电损耗因子(Df)、玻璃化转变温度及吸湿率的聚酰亚胺薄膜时，不仅可用作柔性金属箔层压板用绝缘薄膜，而且制备的柔性金属箔层压板即使用作以10GHz以上高频传输信号的电信号传输电路，也可确保其绝缘稳定性，信号传递延迟也可最小化。
全部具有所述条件的聚酰亚胺薄膜是迄今还未周知的新型聚酰亚胺薄膜，下文对介电损耗因子(Df)进行详细说明。
介电损耗因子
“介电损耗因子”旨在当分子的摩擦妨碍因交替电场引起的分子运动时被介电质(或绝缘体)所消灭的力。
介电损耗因子的值通常作为代表电荷损耗(介电损耗)容易性的指标而使用，介电损耗因子越高，电荷越容易损耗，相反，介电损耗因子越低，电荷会越难以损耗。即，介电损耗因子是功率损耗的尺度，介电损耗因子越低，功率损耗导致的信号传输延迟越得到缓解，越可保持通信速度更快。
这是作为绝缘薄膜的聚酰亚胺薄膜所强烈要求的事项，本发明的聚酰亚胺薄膜在10GHz的极高频率下，介电损耗因子可为0.004以下。
在本发明中，聚酰胺酸的制备例如可有以下方法：
方法(1)，将二胺成分全部量加入溶剂中，然后添加二酐成分使得与二胺成分实质上达到等摩尔并进行聚合；
方法(2)，将二酐成分全部量加入溶剂中，然后添加二胺成分使得与二酐成分实质上达到等摩尔并进行聚合；
方法(3)，将二胺成分中一部分成分加入溶剂中后，相对于反应成分，将二酐成分中一部分成分按约95～105摩尔％的比率混合后，添加剩余二胺成分，接着添加剩余二酐成分，使二胺成分及二酐成分实质上达到等摩尔并进行聚合；
方法(4)，将二酐成分加入溶剂中后，相对于反应成分，将二胺化合物中一部分成分按95～105摩尔％比率混合后，添加其他二酐成分，接着添加剩余二胺成分，使二胺成分及二酐成分实质上达到等摩尔并进行聚合；
方法(5)，在溶剂中使一部分二胺成分与一部分二酐成分反应而使得某一者过量，形成第一组合物，在又一溶剂中，使一部分二胺成分与一部分二酐成分反应而使得某一者过量，形成第二组合物后，混合第一组合物、第二组合物以完成聚合，此时，该方法在形成第一组合物时，若二胺成分过量，则在第二组合物中，使二酐成分过量，在第一组合物中二酐成分过量时，则在第二组合物中，使二胺成分过量，混合第一组合物、第二组合物，使得它们的反应所使用的全体二胺成分和二酐成分实质上达到等摩尔并进行聚合。
不过，所述聚合方法并非只限定于以上示例，所述第一聚酰胺酸至第三聚酰胺酸的制备当然可使用公知的任意方法。
在一个具体示例中，本发明的聚酰亚胺薄膜的制备方法可包括：步骤(a)，将第一二酐成分及第一二胺成分在有机溶剂中聚合而制备第一聚酰胺酸；步骤(b)，将第二二酐成分及第二二胺成分在有机溶剂中聚合而制备第二聚酰胺酸；步骤(c)，将所述第一聚酰胺酸及第二聚酰胺酸在有机溶剂中共聚而制备第三聚酰胺酸；以及步骤(d)，将包含所述第三聚酰胺酸的前体组合物在支撑体上制膜后进行酰亚胺化，所述第一二酐成分可包含二苯酮四甲酸二酐及联苯四甲酸二酐，所述第二二酐成分可包含二苯酮四甲酸二酐及均苯四甲酸二酐，所述第一二胺成分可包含对苯二胺，所述第二二胺成分可包含间联甲苯胺。
以所述第一聚酰胺酸及所述第二聚酰胺酸的二胺成分的总含量100摩尔％为基准，间联甲苯胺的含量可为10摩尔％以上且50摩尔％以下，对苯二胺的含量可为50摩尔％以上且90摩尔％以下。
另外，以所述第一聚酰胺酸及所述第二聚酰胺酸的二酐成分的总含量100摩尔％为基准，二苯酮四甲酸二酐的含量可为25摩尔％以上且45摩尔％以下，联苯四甲酸二酐的含量可为25摩尔％以上且45摩尔％以下，均苯四甲酸二酐(PMDA)的含量可为15摩尔％以上且40摩尔％以下。
在本发明中，可将如上所记载的聚酰胺酸的聚合方法定义为任意(random)聚合方式，通过如上所述的过程制备的本发明的从聚酰胺酸制备的聚酰亚胺薄膜，使降低介电损耗因子(Df)及吸湿率的本发明效果实现最大化，在这方面可优选适用。
不过，所述聚合方法由于前面说明的高分子链内的重复单位的长度制备得相对较短，因而在发挥来源于二酐成分的聚酰亚胺链具有的各种优异特性方面会存在局限。因此，本发明尤其可优选使用的聚酰胺酸的聚合方法可为嵌段聚合方式。
另一方面，用于合成聚酰胺酸的溶剂不特别限定，只要是使聚酰胺酸溶解的溶剂，则任何溶剂均可使用，但优选为酰胺类溶剂。
具体而言，所述溶剂可为有机极性溶剂，详细而言，可为非质子极性溶剂(aproticpolar solvent)，例如，可为选自由N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯啶酮(NMP)、γ-丁内酯(GBL)、二甘醇二甲醚(Diglyme)组成的组中的一种以上，但并非限定于此，可根据需要而单独或组合两种以上使用。
在一个示例中，所述溶剂尤其可优选使用N,N-二甲基甲酰胺及N,N-二甲基乙酰胺。
另外，在聚酰胺酸制备工序中，也可出于改良滑动性、导热性、耐电晕性、环硬度等薄膜各种特性的目的而添加填充材料。添加的填充材料不特别限定，作为优选示例，可例如二氧化硅、氧化钛、氧化铝、氮化硅、氮化硼、磷酸氢钙、磷酸钙、云母等。
填充材料的粒径不特别限定，根据需改质的薄膜特性和添加的填充材料种类确定即可。一般而言，平均粒径为0.05μm至100μm，优选为0.1μm至75μm，更优选为0.1μm至50μm，尤其优选为0.1μm至25μm。
若粒径低于该范围，则难以表现出改质效果，若超过该范围，则会有极大损伤表面性或机械特性大幅降低的情形。
另外，对于填充材料的添加量也不特别限定，根据需改质的薄膜特性或填充材料粒径等确定即可。一般而言，填充材料的添加量相对于聚酰亚胺100重量份，为0.01重量份至100重量份，优选为0.01重量份至90重量份，更优选为0.02重量份至80重量份。
若填充材料添加量低于该范围，则难以表现出填充材料的改质效果，若超过该范围，则存在薄膜机械特性受到极大损伤的可能性。填充材料的添加方法不特别限定，也可使用公知的任何方法。
在本发明的制备方法中，聚酰亚胺薄膜可根据热酰亚胺化法及化学酰亚胺化法制备。
另外，也可根据热酰亚胺化法及化学酰亚胺化法并用的复合酰亚胺化法制备。
所谓所述热酰亚胺化法是不使用化学催化剂而利用热风或红外线干燥仪等热源来诱导酰亚胺化反应的方法。
所述热酰亚胺化法可将所述凝胶薄膜在100℃至600℃范围的可变温度下进行热处理，使凝胶薄膜中存在的酰胺基实现酰亚胺化，详细而言，可在200℃至500℃下，更详细而言，可在300℃至500℃下进行热处理，使凝胶薄膜中存在的酰胺基实现酰亚胺化。
不过，在形成凝胶薄膜的过程中，酰胺酸中一部分(约0.1摩尔％至10摩尔％)会被酰亚胺化，为此，可在50℃至200℃范围的可变温度下干燥聚酰胺酸组合物，这也可包含在所述热酰亚胺化法的范畴。
就化学酰亚胺化法而言，可根据本领域公知的方法，利用脱水剂及酰亚胺化剂来制备聚酰亚胺薄膜。
作为复合酰亚胺化法的一个示例，可在聚酰胺酸溶液中投入脱水剂及酰亚胺化剂后，在80℃至200℃下，优选在100℃至180℃下加热，在部分固化及干燥后，在200℃至400℃下加热5秒钟至400秒钟，从而可制备聚酰亚胺薄膜。
根据如上所述的制备方法制备的本发明聚酰亚胺薄膜的介电损耗因子(Df)可为0.004以下，热膨胀系数(CTE)可为15ppm/℃以下，玻璃化转变温度(Tg)可为320℃以上。
本发明提供一种包括上述聚酰亚胺薄膜和热塑性树脂层的多层薄膜及包含上述聚酰亚胺薄膜和导电性金属箔的柔性金属箔层压板。
作为所述热塑性树脂层，例如可应用热塑性聚酰亚胺树脂层等。
作为使用的金属箔，不特别限定，但在将本发明的柔性金属箔层压板用于电子设备或电气设备用途的情况下，例如可为包含铜或铜合金、不锈钢或其合金、镍或镍合金(也包含42合金)、铝或铝合金的金属箔。
在普通的柔性金属箔层压板中，多使用称为轧制铜箔、电解铜箔的铜箔，在本发明中也可优选使用。另外，在这些金属箔表面也可涂覆防锈层、耐热层或黏合层。
在本发明中，对于所述金属箔的厚度不特别限定，根据其用途，只要是能够充分发挥功能的厚度即可。
本发明的柔性金属箔层压板可为在所述聚酰亚胺薄膜的一表面层压有金属箔或在所述聚酰亚胺薄膜的一表面附加含有热塑性聚酰亚胺的黏合层，在所述金属箔附着于黏合层的状态下进行层压的结构。
本发明还提供一种包括所述柔性金属箔层压板作为电信号传输电路的电子部件。所述电信号传输电路可为以至少2GHz高频，详细而言，以至少5GHz高频，更详细而言，以至少10GHz高频传输信号的电子部件。
所述电子部件例如可为便携式终端用通信电路、计算机用通信电路或航空航天用通信电路，但并非限定于此。
下文通过发明的具体实施例，更详细说明发明的作用及效果。不过，这种实施例只不过是作为发明示例而提出的，并非发明的发明要求保护范围由此限定。
实施例1
在使氮气注入具备搅拌器及氮气注入/排出管的500ml反应器的同时投入N-甲基吡咯啶酮(NMP)，将反应器的温度设置为30℃后，作为二胺成分投入对苯二胺，作为二酐成分投入二苯酮四甲酸二酐及联苯四甲酸二酐，并确认完全溶解。在氮气气氛下，将温度加热提高到40℃的同时持续搅拌120分钟后，制备了23℃下的黏度为200000cP的第一聚酰胺酸。
在使氮气注入具备搅拌器及氮气注入/排出管的500ml反应器的同时投入N-甲基吡咯啶酮(NMP)，将反应器的温度设置为30℃后，作为二胺成分投入间联甲苯胺，作为二酐成分投入二苯酮四甲酸二酐及均苯四甲酸二酐，并确认完全溶解。在氮气气氛下，将温度加热提高到40℃的同时持续搅拌120分钟后，制备了23℃下的黏度为200000cP的第二聚酰胺酸。
接着，将所述第一聚酰胺酸及第二聚酰胺酸在氮气气氛下，将温度加热提高到40℃的同时持续搅拌120分钟后，制备了23℃下的最终黏度为200000cP、以如下表1所述方式包含二胺成分及二酐成分的第三聚酰胺酸。
将上述制备的第三聚酰胺酸通过1500rpm以上高速旋转去除气泡。然后，利用旋涂机，将消泡的聚酰亚胺前体组合物涂覆于玻璃基板。然后，在氮气气氛下及120℃温度下干燥30分钟时间，制备凝胶薄膜，将所述凝胶薄膜以2℃/分钟的速度升温至450℃，在450℃下热处理60分钟时间，以2℃/分钟的速度冷却至30℃，收得聚酰亚胺薄膜。
然后浸渍(dipping)于蒸馏水，从玻璃基板剥离聚酰亚胺薄膜。制备的聚酰亚胺薄膜的厚度为15μm。制备的聚酰亚胺薄膜的厚度使用日本安立(Anritsu)公司的薄膜厚度测量仪(Electric Film thickness tester)进行测量。
实施例2至6及比较例1至4
除了将实施例1中的成分及其含量分别如下表1所示变更外，以与实施例1相同的方法制备了聚酰亚胺薄膜。
表1
实验例1：介电损耗因子、热膨胀系数及玻璃化转变温度评估
针对实施例1至实施例6、比较例1至比较例4分别制备的聚酰亚胺薄膜，测量介电损耗因子、热膨胀系数及玻璃化转变温度，将其结果显示于下表2。
(1)介电损耗因子的测量
介电损耗因子(Df)使用安捷伦(Agilent)4294A欧姆表，放置柔性金属箔层压板72小时时间进行测量。
(2)热膨胀系数的测量
热膨胀系数(CTE)使用TA公司热机械分析仪(thermomechanical analyzer)Q400型，将聚酰亚胺薄膜截断成宽4mm、长20mm后，在氮气气氛下施加0.05N张力，以10℃/分钟速度从常温升温至300℃后重新以10℃/分钟速度冷却，同时测量100℃至200℃区间的斜率。
(3)玻璃化转变温度的测量
玻璃化转变温度(Tg)利用动态性能分析(DMA)求出各薄膜的损耗模量和储存模量，在它们的切线图中，将拐点测量为玻璃化转变温度。
表2
| Df | CTE(ppm/℃) | Tg(℃) | |
| 实施例1 | 0.0036 | 9.0 | 358 |
| 实施例2 | 0.0036 | 8.5 | 350 |
| 实施例3 | 0.0033 | 12.0 | 340 |
| 实施例4 | 0.0035 | 8.5 | 348 |
| 实施例5 | 0.0036 | 8.1 | 340 |
| 实施例6 | 0.0034 | 7.4 | 325 |
| 比较例1 | 0.0041 | 0.3 | 326 |
| 比较例2 | 0.0047 | 0.3 | 360 |
| 比较例3 | 0.0040 | 3.4 | 368 |
| 比较例4 | 0.0043 | 8.4 | 350 |
如表2所示，可确认根据本发明实施例制备的聚酰亚胺薄膜，其介电损耗因子为0.004以下，不仅表现出显著更低的介电损耗因子，而且热膨胀系数及玻璃化转变温度为所需的水平。
这种结果是根据本发明的特定成分及组成比而实现的，可知各成分的含量发挥确定性作用。
相反，实施例相比具有不同成分的比较例1至4的聚酰亚胺薄膜，在介电损耗因子、热膨胀系数及玻璃化转变温度的某一方面以上，可预计难以用于以千兆单位的高频实现信号传输的电子部件。
以上参照本发明实施例进行了说明，但只要是本发明所属领域的普通技术人员，便可以所述内容为基础，在本发明的范畴内进行各种应用及变形。
工业可用性
本发明通过由特定成分及特定组成比形成的聚酰亚胺薄膜及其制备方法，提供兼具高耐热特性、低介电特性及低吸湿特性的聚酰亚胺薄膜，从而可有用地应用于需要这些特性的各种领域，特别是柔性金属箔层压板等电子部件等。
Claims (11)
1.一种聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜包含嵌段共聚物，
所述嵌段共聚物包含：
第一嵌段，所述第一嵌段是使包含二苯酮四甲酸二酐及联苯四甲酸二酐的二酐成分与包含对苯二胺的二胺成分发生酰亚胺化而获得的；以及
第二嵌段，所述第二嵌段是使包含二苯酮四甲酸二酐及均苯四甲酸二酐的二酐成分与包含间联甲苯胺的二胺成分发生酰亚胺化而获得的。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其中，以所述第一嵌段及所述第二嵌段的二胺成分的总含量100摩尔％为基准，所述间联甲苯胺的含量为10摩尔％以上且50摩尔％以下，所述对苯二胺的含量为50摩尔％以上且90摩尔％以下。
3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其中，以所述第一嵌段及所述第二嵌段的二酐成分的总含量100摩尔％为基准，所述二苯酮四甲酸二酐的含量为25摩尔％以上且45摩尔％以下，
所述联苯四甲酸二酐的含量为25摩尔％以上且45摩尔％以下，
所述均苯四甲酸二酐的含量为15摩尔％以上且40摩尔％以下。
4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其中，所述聚酰亚胺薄膜的介电损耗因子为0.004以下，
热膨胀系数为15ppm/℃以下，
玻璃化转变温度为320℃以上。
5.一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括：
步骤(a)，将第一二酐成分及第一二胺成分在有机溶剂中聚合而制备第一聚酰胺酸；
步骤(b)，将第二二酐成分及第二二胺成分在有机溶剂中聚合而制备第二聚酰胺酸；
步骤(c)，将所述第一聚酰胺酸及所述第二聚酰胺酸在有机溶剂中共聚而制备第三聚酰胺酸；以及
步骤(d)，将包含所述第三聚酰胺酸的前体组合物在支撑体上制膜后进行酰亚胺化，
所述第一二酐成分包含二苯酮四甲酸二酐及联苯四甲酸二酐，
所述第二二酐成分包含二苯酮四甲酸二酐及均苯四甲酸二酐，
所述第一二胺成分包含对苯二胺，
所述第二二胺成分包含间联甲苯胺。
6.根据权利要求5所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法，其中，以所述第一二胺成分及所述第二二胺成分的总含量100摩尔％为基准，所述间联甲苯胺的含量为10摩尔％以上且50摩尔％以下，所述对苯二胺的含量为50摩尔％以上且90摩尔％以下。
7.根据权利要求5所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法，其中，以所述第一二酐及所述第二二酐成分的总含量100摩尔％为基准，所述二苯酮四甲酸二酐的含量为25摩尔％以上且45摩尔％以下，
所述联苯四甲酸二酐的含量为25摩尔％以上且45摩尔％以下，
所述均苯四甲酸二酐的含量为15摩尔％以上且40摩尔％以下。
8.根据权利要求5所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法，其中，所述聚酰亚胺薄膜的介电损耗因子为0.004以下，
热膨胀系数为15ppm/℃以下，
玻璃化转变温度为320℃以上。
9.一种多层薄膜，包括根据权利要求1至4中任一项所述的聚酰亚胺薄膜和热塑性树脂层。
10.一种柔性金属箔层压板，包括根据权利要求1至4中任一项所述的聚酰亚胺薄膜和导电性金属箔。
11.一种电子部件，包括根据权利要求10所述的柔性金属箔层压板。
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