CN1421490A

CN1421490A - 聚酰亚胺薄膜的制备方法

Info

Publication number: CN1421490A
Application number: CN 02158222
Authority: CN
Inventors: 阎逢元; 杨祖华; 任嗣利
Original assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Current assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2003-06-04

Abstract

本发明公开了一种聚酰亚胺薄膜的制备方法。该方法是将经过表面处理的载玻片浸渍在聚酰胺酸溶液中，然后取出载玻片，将其依次在N，N－二甲基乙酰胺和丙酮中超声波清洗，最后经过酰亚胺化脱水得到均匀性非常好的聚酰亚胺薄膜。本发明解决了通常制备聚酰亚胺薄膜方法中所存在的工艺复杂，薄膜的均匀性差，摩擦学性能不好等缺点。本发明得到的聚酰亚胺薄膜有望在耐热材料和微电子材料方面得到广泛应用。

Description

聚酰亚胺薄膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺薄膜的制备方法。

技术背景

薄膜是聚酰亚胺作为材料最早开发的产品之一，这是由均苯四甲酸酐(PMDA)和4，4-二苯醚二胺(ODA)在极性溶剂如DMF、DMAC、NMP等中缩聚，然后将得到的聚酰胺酸溶液在一基板上涂膜，干燥后再在300℃以上处理完成酰亚胺化。根据化学酰亚胺化方法，1968年杜邦公司发展了凝胶成膜法，将其用于单向和双向拉伸的薄膜上。这是在冷却的聚酰胺酸DMAC溶液中加入乙酐和β-甲基吡啶，然后在热鼓上形成含有大量溶剂，大部分已酰亚胺化了的凝胶的膜。最近日本Unitika公司的Echigo用四氢呋喃/甲醇为溶剂合成PMDA/ODA聚酰胺酸溶液，并由此获得厚度为300～500μm的透明薄膜.由非质子极性溶剂难以得到厚度为200μm以上的透明薄膜，因为高沸点的溶剂难以除去，会使得薄膜变为不透明。但是聚酰亚胺在发展了50年后仍为成为一个更大的品种，其主要原因是，与其它聚合物相比较，成本还是太高。所以，聚酰亚胺的实际应用的研究工作的重点应该是在现有的聚酰亚胺的基础上，为了符合微电子领域的要求，寻求适合的工艺条件，制得节省材料、工艺简单、性能优良的聚酰亚胺薄膜。而现有的文献所报导的关于聚酰亚胺薄膜的制备方法大多集中在旋涂法、提拉法、磁溅射法、气象沉积法和LB法，但是这些方法或是薄膜的厚度不可控，或是薄膜制备困难而且成本高，另外值得注意的是，到目前为止，关于聚酰亚胺薄膜的摩擦学性能的报导还是极其少的，而且这些报导的聚酰亚胺薄膜的摩擦学性能不大好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单而且容易操作的制备优良摩擦学性能的聚酰亚胺薄膜的方法。该薄膜的均匀性非常好，而且该方法解决了薄膜的摩擦学性能重复性不好的问题。

本发明制备的两种聚酰亚胺薄膜是采用将经过预先表面处理了的载玻片浸渍在聚酰胺酸溶液中，通过处理在载玻片上吸附的聚酰胺酸薄膜，然后酰亚胺化得到厚度为1.0～1.5μm的聚酰亚胺薄膜。其中玻璃的表面处理以及聚酰胺酸薄膜的处理使得聚酰亚胺与玻璃表面的结合力非常的好，这可以通过该薄膜的摩擦学性能和同样的工艺条件在单晶硅片上得到的聚酰亚胺薄膜的摩擦学性能相比较得以证实。另外这两种聚酰亚胺薄膜的分解温度都能达到600℃以上。

聚酰亚胺薄膜的制备方法是按照下列顺序步骤进行的：

a.将经过表面处理的载玻片浸渍在聚酰胺酸溶液中。

b.将载玻片从聚酰胺酸溶液中取出，并依次在N，N-二甲基乙酰胺和丙酮中超声波清洗。

c.将聚酰胺酸薄膜经过热处理完成酰亚胺化，最后降至室温，于是得到聚酰亚胺薄膜。

本发明中经过表面处理的载玻片在质量百分比浓度为2％～4％的聚酰胺酸溶液中浸渍1～12小时。

本发明中在载玻片上自然沉积所得到的聚酰胺酸薄膜依次在N，N-二甲基乙酰胺和丙酮中超声波清洗10秒～10分钟。

本发明中的聚酰胺酸薄膜升温至80℃，并恒温0.5～2.0小时，然后升温至300℃，并恒温0.5～2.0小时，完成酰亚胺化，最后冷却到室温。

本发明所涉及的聚酰亚胺薄膜具有优异的摩擦学性能可以用作自润滑的聚合物薄膜。摩擦磨损试验是在日本协和株式会社生产的DFPM动静摩擦系数测定仪上进行的。对偶选用φ3的Si₃N₄陶瓷球，在室温及相对湿度RH＝45％～50％条件下进行测定。摩擦磨损试验结果表明，该薄膜的摩擦系数在载荷一定的情况下不随时间而改变，也不随滑动的速度而改变，但是在滑动速度一定的情况下，随载荷的变化摩擦系数有微小的变化，而且这两种聚酰亚胺薄膜的磨损是非常轻微的，而且在滑动速度为1.0～2.5mm/s，载荷范围为0.5～3.0N时，聚酰亚胺与Si₃N₄陶瓷球对磨4000次时，摩擦系数为0.08～0.12。这说明聚酰亚胺的自润滑性很好，而且聚酰亚胺薄膜与玻璃底材的结合力也非常的强。

本发明的制备方法与旋涂法、提拉法、磁溅射法、气象沉积法和LB法相比较，设备和工艺过程简单，实验可控性好，制备成本低，而且对环境无污染。该发明制备的聚酰亚胺薄膜具有良好的摩擦学性能和高的热稳定性。

具体实施方式

实施例1：

将间苯二胺、对苯二胺分别溶解于N，N-二甲基乙酰胺中，得到质量百分比浓度为2％～4％的溶液，在氮气保护下按照二胺的量加入等摩尔的均苯四甲酸酐，磁力搅拌10小时，得到淡黄色的聚酰胺酸溶液。将载玻片在80℃的98％H₂SO₄和30％H₂O₂(体积比比为7∶3)的混合液中浸渍40分钟，用蒸馏水洗净，然后在H₂O∶H₂O₂∶NH₃＝5∶1∶1(体积比)的溶液中，于40℃下浸渍30分钟，用蒸馏水洗净，最后在烘箱中80℃烘1小时。将经过表面处理的载玻片浸渍在聚酰胺酸溶液中，室温下浸渍10小时。用镊子从聚酰胺酸溶液中取出载玻片，并依次将载玻片在N，N-二甲基乙酰胺和丙酮中超声波清洗3分钟。将经过溶剂清洗的附有聚酰胺酸薄膜的载玻片在马弗炉中以一定速率升温至80℃，并恒温1小时，然后以一定速率升温至300℃，并恒温1小时，完成酰亚胺化，最后降至室温，于是得到聚酰亚胺薄膜。

Claims

1.一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于该方法是按照下列顺序步骤进行的：

a.将经过表面处理的载玻片浸渍在聚酰胺酸溶液中；

b.将载玻片从聚酰胺酸溶液中取出，并依次在N，N-二甲基乙酰胺和丙酮中超声波清洗；

c.将聚酰胺酸薄膜经过热处理完成酰亚胺化，最后降至室温得到聚酰亚胺薄膜。

2.如权利要求1所说的方法，其特征在于经过表面处理的载玻片在质量百分比浓度为2％～4％的聚酰胺酸溶液中浸渍1～12小时。

3.如权利要求1所说的方法，其特征在于在载玻片上自然沉积所得到的聚酰胺酸薄膜依次在N，N-二甲基乙酰胺和丙酮中超声波清洗10秒～10分钟。

4.如权利要求1所说的方法，其特征在于聚酰胺酸薄膜升温至80℃，并恒温0.5～2.0小时，然后升温至300℃，并恒温0.5～2.0小时，完成酰亚胺化，最后冷却到室温。