RU2788166C1 - Оптически прозрачные адамантансодержащие полиимиды и сополиимиды на основе 5,5'-(1,1,1,3,3,3-гексафторпропан-2,2-диил)бис(2-бензофуран-1,3-диона), обладающие низкой диэлектрической постоянной - Google Patents

Оптически прозрачные адамантансодержащие полиимиды и сополиимиды на основе 5,5'-(1,1,1,3,3,3-гексафторпропан-2,2-диил)бис(2-бензофуран-1,3-диона), обладающие низкой диэлектрической постоянной Download PDF

Info

Publication number
RU2788166C1
RU2788166C1 RU2022117587A RU2022117587A RU2788166C1 RU 2788166 C1 RU2788166 C1 RU 2788166C1 RU 2022117587 A RU2022117587 A RU 2022117587A RU 2022117587 A RU2022117587 A RU 2022117587A RU 2788166 C1 RU2788166 C1 RU 2788166C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optically transparent
polyimides
copolyimides
adamantane
bis
Prior art date
Application number
RU2022117587A
Other languages
English (en)
Inventor
Иван Александрович Новаков
Борис Семёнович Орлинсон
Евгений Николаевич Савельев
Елена Александровна Алыкова
Станислав Владимирович МЕДНИКОВ
Дмитрий Викторович Завьялов
Александр Михайлович Пичугин
Мария Николаевна Ковалева
Александра Геннадьевна Поликарпова
Анастасия Юрьевна Крупнова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2788166C1 publication Critical patent/RU2788166C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к полиимидам и сополиимидам на основе 5,5'-(1,1,1,3,3,3-гексафторпропан-2,2-диил)бис(2-бензофуран-1,3-диона). Данный материал предназначен для изготовления полиимидных материалов, таких как оптически прозрачные диэлектрические материалы. Данный материал может быть использован в производстве оптически прозрачных пленок для оптоэлектронной промышленности. Полиимид и сополиимид имеют общую формулу:

Description

Изобретение относится к новым полимерным материалам, конкретно к полиимидам и сополиимидам на основе 5,5'-(1,1,1,3,3,3-гексафторпропан-2,2-диил)бис(2-бензофуран-1,3-диона) (F6) и алициклосодержащего диамина, предназначенным для изготовления полиимидных материалов, обладающим комплексом высоких эксплуатационных характеристик, которые могут быть использованы в производстве оптически прозрачных пленок для оптоэлектронной промышленности, которые могут применяться для производства дисплеев и гибких печатных плат.
Известны полиимиды [Патент KR10-2008-0055531, МПК C08G 73/10; C08J5/18; C08L79/08, опубл. 19.06.2008] на основе диангидрида F6 и ароматических фторсодержащих диаминов, которые обладают достаточно высокой оптической прозрачностью (65-90%), высокими термическими и электрическими показателями (Тс=206-310°С, СТЕ =26-52, ε=2.6-3.3).
Однако их недостатком является недостаточно низкая диэлектрическая постоянная и невысокие термические показатели (Тс).
Описаны также полиимиды [Патент US2016024272, МПК С08К3/36, опубл. 28.06.2016] на основе ароматических диангидридов, содержащих фтор, гидроксил, алицикл и алициклических диаминов, которые получают двустадийным методом в N-метил-2-пирролидоне. Оптическая прозрачность составила 80-88%, индекс желтизны 4.7-5.7, Тс=370-374°С, СТЕ =102-137.
Недостатком данного полимера является достаточно высокие значения индекса желтизны, а также то, что пленки получают двустадийным методом.
Известны полиимиды [Патент US 2010/0255221 МПК В32В27/32, С09К19/00, опубл. 7.10.2010, Патент US 2011/0082276 МПК C08G69/26, опубл. 7.04.2011, Патент US2011/0311796 МПК В32В27/32, опубл. 22.12.2011] на основе ароматических диангидридов и диамина 2,2'-бис(трифторметил)-4,4'-диаминобифенил (2,2'-TFDB). Оптическая прозрачность составила 56-91%, индекс желтизны 1.2-9.1, Тс=206-284°С, СТЕ =19-47.
Недостатком данных полимеров является их невысокие термические показатели.
Известны полиимиды на основе диангидрида F6, диангидридов циклобутантетракарбоновой, циклопентантететракарбоновой и циклогексантетракарбоновой кислоты и ароматического диамина (2,2'-бис (трифторметил)-1,1'-бифенил-4,4'-диамина [Патент US20160096952, опубл. 7.04.2016]. Данные полимеры получены двустадийным способом, оптическая прозрачность их составила 87-90%, индекс желтизны 2,9-5, СТЕ=8,5-37, а G=84-185МРа.
Недостатками данных полиимидов является то, что для их получения используют двустадийную схему, а также высокое значение индекса желтизны.
Наиболее близкими к данному изобретению являются оптически прозрачные полиимиды на основе диангидрида F6 и адамантансодержащего диамина [Пат. 2753691 РФ, МПК C08G73/10, C08L79/08, опубл. 19.08.2021], обладающие следующими характеристиками: Т5%= 470°C, диэлектрическая постоянная - 2.5, оптическая прозрачность: Т400-76%, Т450- 87%, индекс желтизны - 1.76.
Недостатками данных полиимидов является их недостаточно хорошие диэлектрические и оптические свойства.
Задачей изобретения является разработка новых оптически прозрачных адамантансодержащих полиимидов и сополиимидов на основе адамантансодержащих диаминов и диангидрида F6.
Технический результат - расширение ассортимента оптически прозрачных адамантансодержащих полиимидов и сополиимидов для производства оптически прозрачных диэлектриков, увеличение оптической прозрачности полимеров, уменьшение индекса желтизны и сополимеров при улучшении их диэлектрических характеристик.
Технический результат достигается в полиимиде и сополиимиде общей формулой
Figure 00000001
,
где n=50÷100, m = 50÷0, как оптически прозрачные диэлектрические материалы.
Сущностью изобретения является получение полиимидов и сополиимидов с пониженной диэлектрической проницаемостью и повышенной оптической прозрачностью при сохранении термической устойчивости на достаточно высоком уровне. Введение в состав полиимида как алициклического, так и фторсодержащего фрагмента, за счет наличия в структуре фрагмента адамантана обеспечивает достаточно высокий уровень физико-механических и термических свойств полиимида.
Заявленные полиимиды и сополиимиды получены на основе диангидрида 5,5'-(1,1,1,3,3,3-гексафторпропан -2,2-диил)бис(2-бензофуран-1,3-диона) (F6), с использованием в качестве диаминов адамантансодержащего диамина 2,2'-(трицикло[3.3.1.13,7]декан-1,3-диил)ди(этан-1-амин) (1) в количествах 20÷100 % (моль), и 9,9-бис-(4-аминофенил)флуорена (АФ) в количестве 80÷0 % (моль) по следующей схеме:
Figure 00000001
,
где n = 50÷100 % (моль), m = 50÷0 % (моль).
Синтез полимеров проводили методом одностадийной высокотемпературной полициклизации в растворе. В качестве растворителя в синтезе полимеров использовали смесь растворителей: 1,2-дихлорбензол: сульфолан (80:20 % об.). Температуру процесса постепенно поднимали от 20 до 170-175°С. Химическое строение полученных полиимидов подтверждали данными ИК-спектроскопии: наличием полос поглощения в области 750 и 1380 см-1, характерных для пятичленного имидного цикла, а также в области 1740 и 1780 см-1, отвечающих колебаниям карбонильной группы имидного цикла. ИК-спектры сняты на ИК-Фурье спектрометре Nicolet 6700.
Синтез полиимидов. В реактор емкостью 10 мл, снабженный барботером для подвода инертного газа и гидрозатвором, загружают 0.2221 г. (0.999⋅10-3 моль) диамина (1), 0,2937г (0.999⋅10-3 моль) диангидрида F6 и 2.64 мл 1,2-дихлорбензола. Реакционную массу нагревают в течение 1 часа от 20 до 175°С, непрерывно продувая инертным газом для отвода реакционной воды. После нагревания в течение 3 часов добавляют 0.66 мл сульфолана, общая концентрация реагентов 0.30 моль/л, и выдерживают в этих условиях еще 9 часов. Затем после охлаждения реакционную массу растворяют в тетрагидрофуране, выливают в воду, выпадший осадок полиимида отфильтровывают, промывают водой, переосаждают из тетрагидрофурана. Выход полимера 0.5003г, 97% от теоретического, ηпр.=1.0 дл/г.
Синтез сополиимидов n=50, m=50: Аналогично, за исключением использования 0.1110 г (4,99⋅10-4 моль) диамина (1), 0,1739 г (4,99⋅10-4 моль) АФ, и 0,2937 г (0,999.10-3 моль) диангидрида F6. Реакционную массу нагревают в течение 1 часа от 20 до 175°С, непрерывно продувая инертным газом для отвода реакционной воды. После нагревания в течение 3 часов добавляют 0.66 мл сульфолана, общая концентрация реагентов 0.30 моль/л., и выдерживают в этих условиях еще 9 часов. Затем после охлаждения реакционную массу растворяют в тетрагидрофуране, выливают в воду, выпадший осадок полиимида отфильтровывают, промывают водой, переосаждают из тетрагидрофурана. Выход полимера количественный, ηпр.=1.23дл/г.
Полученный полиимид растворяли в 2МеТГФ (15% раствор) и выливали на стеклянную подложку. Пленку вакуумировали в вакуумном сушильном шкафу, ступенчато поднимая температуру до 80°С в течение часа, и затем выдерживали в этих условиях еще 1 час, после этого температуру поднимали до 150°С в течение часа и затем выдерживали в этих условиях еще 1 час.
Диэлектрические свойства полученных полиимидов и сополиимидов определяли посредством измерения иммитанса, для чего использовался LCR-метр Е7-21. Базовая погрешность измерения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь - не выше 0,15%. Для поддержания стабилизированной температуры в указанном интервале применена автоматическая печь LBH-T02P производства компании Daihan Scientific Co, Корея. Погрешность поддержания температуры в процессе измерения - не более 0,1 К. Регистрация температуры образца производится платиновым термосопротивлением ТСП-50, подключенным к измерителю MS-8226 DMM производства компании Mustech, Гонконг. Погрешность измерения значения термосопротивления - не более ±0,5%. Токопроводящая паста: фирма изготовитель-Mechanic, марка - DJ912.
Термическую устойчивость оценивали по температуре 5% и 10% потери массы образца полимера. Динамический термогравиметрический анализ образцов полимеров проводили на дериватографе Q-1200 (фирмы МОМ), скорость подъема температуры 10 град./мин, навеска образца 100÷120 мг.
Оптические свойства полиимидных пленок исследовали на спектрофотометре СФ-56 путем измерения оптической прозрачности пленки в зависимости от длины волны в диапазоне от 180 до 1100 нм.
Результаты исследований представлены в таблице. Для сравнения были использованы характеристики прототипа - ПИ на основе адамантансодержащего диамина 4-[4-(2-аминоэтил)трицикло[3.3.1.13,7]декан-1-ил]анилина (2) и диамина АФ, а также промышленно получаемой пленки Kapton.
Таблица
Адамантан-содержащий диамин Диангидрид F6, % (моль) Приведеная вязкость, ηпр(дл/г) Диэлектрическая постоянная, ε da(мкм) λb cut-off(нм) Пропускание светас, % Индекс желтизны Температура потери массы, T5%, °С
Диамин 2 Диамин 1 Содержа
ние
Т400 Т430 Т450 Td cp
- + 100 100 1.00 2.4 20 300 82 83 85 90 1.19 445
- + 50 100 1.03 2.6 20 310 78 83 84 89 2.74 454
+ - 100 100 1.06 2.5 20 306 76 84 87 89 1.76 470
+ - 50 100 1.10 2.7 20 329 66 81 87 88 2.74 500
Kapton* 3.5 60 470 - - - 69 93 530
a - толщина пленки, b - длина волны отсечки, c - пропускание при 400, 420, 450 нм, d - среднее пропускание в видимой области (400-780нм), *- для сравнения.
Как следует из представленных в таблице данных полиимиды и сополиимиды на основе 2,2'-(трицикло[3.3.1.13,7]декан-1,3-диил)ди(этан-1-амина) обладают улучшенными оптическими и диэлектрическими свойствами, низким индексом желтизны и хорошими термическими свойствами.

Claims (3)

  1. Полиимид и сополиимид общей формулой
  2. Figure 00000002
    ,
  3. где n = 50÷100, m = 50÷0, как оптически прозрачные диэлектрические материалы.
RU2022117587A 2022-06-29 Оптически прозрачные адамантансодержащие полиимиды и сополиимиды на основе 5,5'-(1,1,1,3,3,3-гексафторпропан-2,2-диил)бис(2-бензофуран-1,3-диона), обладающие низкой диэлектрической постоянной RU2788166C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2788166C1 true RU2788166C1 (ru) 2023-01-17

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2824070C1 (ru) * 2023-12-20 2024-08-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Способ получения оптически прозрачных сополиимидов

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997037274A2 (en) * 1996-03-29 1997-10-09 Alliant Techsystems Inc. Process and materials for aligning liquid crystals and liquid crystal optical elements
KR19990002777A (ko) * 1997-06-23 1999-01-15 박홍기 반도체 보호막용 감광성 폴리이미드
CN101831074A (zh) * 2010-04-30 2010-09-15 辽宁科技大学 一种新型含氟共聚聚酰亚胺及其制备方法
WO2015091122A1 (de) * 2013-12-17 2015-06-25 Evonik Fibres Gmbh Hochselektive polyimidmembranen mit erhöhter permeanz aus blockcopolyimiden
RU2610503C1 (ru) * 2015-10-21 2017-02-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) Полиимидное покрытие волоконных световодов и способ его изготовления
RU2753691C1 (ru) * 2020-12-16 2021-08-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Оптически прозрачные адамантансодержащие полиимиды и сополиимиды на основе 5,5'-(1,1,1,3,3,3-гексафторпропан-2,2-диил)бис(2-бензофуран-1,3-диона), обладающие низкой диэлектрической постоянной

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997037274A2 (en) * 1996-03-29 1997-10-09 Alliant Techsystems Inc. Process and materials for aligning liquid crystals and liquid crystal optical elements
KR19990002777A (ko) * 1997-06-23 1999-01-15 박홍기 반도체 보호막용 감광성 폴리이미드
CN101831074A (zh) * 2010-04-30 2010-09-15 辽宁科技大学 一种新型含氟共聚聚酰亚胺及其制备方法
WO2015091122A1 (de) * 2013-12-17 2015-06-25 Evonik Fibres Gmbh Hochselektive polyimidmembranen mit erhöhter permeanz aus blockcopolyimiden
RU2610503C1 (ru) * 2015-10-21 2017-02-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) Полиимидное покрытие волоконных световодов и способ его изготовления
RU2753691C1 (ru) * 2020-12-16 2021-08-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Оптически прозрачные адамантансодержащие полиимиды и сополиимиды на основе 5,5'-(1,1,1,3,3,3-гексафторпропан-2,2-диил)бис(2-бензофуран-1,3-диона), обладающие низкой диэлектрической постоянной

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2824070C1 (ru) * 2023-12-20 2024-08-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Способ получения оптически прозрачных сополиимидов
RU2825872C1 (ru) * 2023-12-20 2024-09-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Способ получения оптически прозрачных полиимидов
RU2826011C1 (ru) * 2023-12-20 2024-09-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Способ получения оптически прозрачных полиимидов
RU2826013C1 (ru) * 2023-12-20 2024-09-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Способ получения оптически прозрачных сополиимидов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bong et al. Highly soluble polyimide based on asymmetric diamines containing trifluoromethyl group for high performance dielectric material
KR20100100505A (ko) 자기가교형 폴리아믹산, 자기가교형 폴리이미드, 그 제조방법 및 이를 이용한 자기가교형 폴리이미드 필름
Tao et al. Synthesis of fluorinated polybenzoxazoles with low dielectric constants
US8592546B2 (en) Silicon-containing alicyclic polyimide resin, polyamic acid resin, and manufacturing method for same
Sensui et al. Ultra-low CTE and improved toughness of PMDA/PDA polyimide-based molecular composites containing asymmetric BPDA-type polyimides
KR101688056B1 (ko) 폴리아믹산, 폴리이미드, 그 제조방법 및 이를 이용한 폴리이미드 필름
JP4665322B2 (ja) ポリ(脂環式オレフィン)
Xia et al. Molecular necklace strategy for enhancing modulus and toughness of colorless transparent polyimides for cover window application
RU2788166C1 (ru) Оптически прозрачные адамантансодержащие полиимиды и сополиимиды на основе 5,5'-(1,1,1,3,3,3-гексафторпропан-2,2-диил)бис(2-бензофуран-1,3-диона), обладающие низкой диэлектрической постоянной
KR20060065716A (ko) 고 굴절률의 얇은 재료에 이용하기 위한 폴리이미드
CN111647270A (zh) 一种绝缘聚酰亚胺薄膜及其制备方法
RU2753691C1 (ru) Оптически прозрачные адамантансодержащие полиимиды и сополиимиды на основе 5,5'-(1,1,1,3,3,3-гексафторпропан-2,2-диил)бис(2-бензофуран-1,3-диона), обладающие низкой диэлектрической постоянной
US6316589B1 (en) Polyimide for optical communications
CN108129836B (zh) 一种高折射率、高透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法
RU2793576C1 (ru) Полиимиды и сополиимиды как диэлектрические материалы с повышенной термоокислительной устойчивостью
Ishii et al. Polyimides containing trans-1, 4-cyclohexane unit (III). Ordered structure and intermolecular interaction in s-BPDA/CHDA polyimide
RU2751883C1 (ru) Полиимиды и сополиимиды как диэлектрические материалы
CN110832031B (zh) 柔性器件基板形成用组合物
FR2650829A1 (fr) Polyimides aromatiques comportant des groupes trifluoromethyl, leurs preparations et leurs applications
WO2020163777A1 (en) Aromatic hyper branched polyaryletherketone-based membranes for high temperature gas separation
JP7406058B2 (ja) ポリイミド、ポリイミドワニス、ポリイミド薄膜
Bes et al. Syntheses and characterizations of bis (trialkoxysilyl) oligoimides. II. Syntheses and characterizations of fluorinated crosslinkable oligoimides with low refractive indices
TW202005961A (zh) 四羧酸二酐、羰基化合物、聚醯亞胺前驅體樹脂及聚醯亞胺
JP7253215B2 (ja) ポリイミド、ポリイミドワニス、ポリイミド薄膜
US20220056212A1 (en) Polyimide Polymer, Polyimide Mixture and Polyimide Film