一種低介電聚酰亞胺薄膜及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種低介電聚酰亞胺薄膜的制備方法，包括：將PEG/聚酰胺酸混合溶液流延成膜，得到自支撐膜，然后將所述自支撐膜經過熱亞胺化和雙向拉伸，即得。本發明專利技術制得的聚酰亞胺薄膜具有高強度、高耐折、高耐溫性能，可以長期使用不被損壞，有利于保持信號的傳輸穩定性，節約成本。節約成本。節約成本。

【技術實現步驟摘要】
一種低介電聚酰亞胺薄膜及其制備方法


[0001]本專利技術涉及聚酰亞胺薄膜
，尤其涉及一種低介電聚酰亞胺薄膜及其制備方法。

技術介紹

[0002]聚酰亞胺(PI)作為特種工程塑料，以其優異的耐熱性能、機械性能、電氣性能以及化學穩定性已廣泛應用于航空航天、微電子技術等領域，需求也越來越大；除此之外，聚酰亞胺材料也在其他領域展露出良好的應用前景。
[0003]隨著5G時代的到來，人們為了降低信號傳輸的損耗，加快信號傳輸速率，對材料的需求越來越高，聚酰亞胺材料由于其優異的綜合性能被作為重要的層介質材料，為了滿足5G高頻高速的需求，圍繞降低PI的介電常數以及介電損耗尤為重要。目前普通的PI薄膜(如Kapton)的介電常數在3.1
?
3.6之間，已經不能滿足需求，因此急需研究出介電常數低的聚酰亞胺材料。由于空氣的介電常數很低，所以人們在聚酰亞胺薄膜上引入孔洞，但是現有的多孔聚酰亞胺薄膜多采用聚酰亞胺氣凝膠材料，使得薄膜的力學性能非常差，應用受到限制。

技術實現思路

[0004]基于
技術介紹
存在的技術問題，本專利技術提出了一種低介電聚酰亞胺薄膜及其制備方法。
[0005]本專利技術提出的一種低介電聚酰亞胺薄膜的制備方法，包括：將PEG/聚酰胺酸混合溶液流延成膜，得到自支撐膜，然后將所述自支撐膜經過熱亞胺化和雙向拉伸，即得，其中，PEG為聚乙二醇或其衍生物。
[0006]優選地，所述PEG/聚酰胺酸混合溶液包含PEG、聚酰胺酸樹脂和溶劑，其中PEG的質量占聚酰胺酸樹脂質量的1
?
100％。
[0007]優選地，所述PEG/聚酰胺酸混合溶液的粘度為80
?
120Pa
·
s。
[0008]優選地，所述PEG的分子量為300
?
5000Da。優選地，所述PEG為聚乙二醇、雙羥基聚乙二醇、多臂聚乙二醇、聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇二甲醚中的至少一種。本專利技術利用聚乙二醇或其衍生物在低溫穩定以及高溫下裂解的性質，使其在熱亞胺化處理的過程中發生熱裂解，從而制備含納米級孔洞的聚酰亞胺薄膜，降低介電常數。
[0009]優選地，所述聚酰胺酸樹脂是由二胺和二酐經過縮聚反應得到。
[0010]優選地，所述二胺和二酐的摩爾比為1：(0.97
?
1.02)。
[0011]優選地，所述二胺為間苯二胺(mPDA)、2,2'
?
二(三氟甲基)二氨基聯苯(TFDB)、2,2'
?
雙[4
?
(4
?
氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、2,2
?
雙[4
?
(4
?
氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(BDAF)、4,4
?
二氨基二苯醚(4,4
?
ODA)、3,4
?
二氨基二苯醚(3,4
?
ODA)中的至少一種，所述二酐為均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3
’
，4,4
’?
聯苯四甲酸二酐(BPDA)、六氟二酐(6FDA)、4,4'
?
(4,4'
?
異亞丙基二苯氧基)雙(鄰苯二甲酸酐)(BPADA)中的至少一種。
[0012]優選地，所述溶劑為強極性非質子型有機溶劑，優選為N,N
?
二甲基甲酰胺、N,N
?
二甲基乙酰胺、N
?
甲基吡咯烷酮中的至少一種。
[0013]優選地，所述PEG/聚酰胺酸混合溶液的制備方法包括：
[0014](1)將二胺和二酐在溶劑中進行縮聚反應，得到粘度為50
?
200Pa
·
s、固含量為10％
?
20％的聚酰胺酸樹脂溶液；將PEG溶解在溶劑中，得到PEG溶液；
[0015](2)將所述PEG溶液加入所述聚酰胺酸樹脂溶液中，混合均勻，得到PEG/聚酰胺酸混合溶液。
[0016]優選地，步驟(1)中，二胺和二酐在溶劑中進行縮聚反應的具體步驟可以是：先將二胺溶解于溶劑中，得到二胺溶液，然后將二胺溶液加入反應釜，分步加入二酐進行反應，得到聚酰胺酸樹脂溶液；優選地，反應的溫度為20
?
30℃，時間為6
?
10h。
[0017]優選地，所述聚酰胺酸樹脂溶液和PEG溶液中的溶劑相同。
[0018]優選地，所述PEG/聚酰胺酸混合溶液在流延成膜之前，進行真空消泡處理。
[0019]優選地，所述流延成膜的溫度為150
?
200℃，流延速度為3
?
6m/min。
[0020]優選地，將所述自支撐膜經過熱亞胺化和雙向拉伸的具體步驟為：將自支撐膜置于亞胺化爐中進行熱亞胺化處理，并且依次進行縱向拉伸、橫向拉伸，其中熱亞胺化處理的過程為：從90
?
110℃升溫至420
?
460℃，升溫時間為5
?
10min；優選地，所述縱向拉伸的比例為1:(1.05
?
1.15)，橫向拉伸的比例為1:(1.1
?
1.3)。
[0021]其中，縱向拉伸、橫向拉伸是在熱亞胺化的升溫過程中進行。
[0022]一種低介電聚酰亞胺薄膜，由所述的制備方法制得。
[0023]本專利技術的有益效果如下：
[0024]具有各種拓撲結構的聚乙二醇和聚乙二醇的衍生物是一類非離子型聚合物，具有較高的溶解性、良好的生物相容性，在一般條件下，聚乙二醇及其衍生物是很穩定的，但其在120℃或更高的溫度下能與空氣中的氧發生作用，當溫度升至300℃會發生熱裂解。本專利技術將聚乙二醇或其衍生物分散在聚酰胺酸樹脂中，在熱亞胺化過程中，聚乙二醇或其衍生物發生熱裂解，在形成的聚酰亞胺薄膜中產生非常均勻的納米級孔洞，一方面能夠降低聚酰亞胺薄膜的介電常數，另一方面可以保持薄膜優異的機械性能以及良好的耐熱性，形成的聚酰亞胺薄膜具有高強度、高耐折、高耐溫性能，可以長期使用不被損壞，有利于保持信號的傳輸穩定性，節約成本。
附圖說明
[0025]圖1是實施例1熱亞胺化處理過程中的薄膜的表面形態圖。
[0026]圖2是實施例1熱亞胺化處理結束后的薄膜的表面形態圖。
[0027]圖3實施例1熱亞胺化處理結束后的薄膜的高分辨顯微鏡下的表面形態圖。
具體實施方式
[0028]下面，通過具體實施例對本專利技術的技術方案進行詳細說明。
[0029]實施例1
[0030]制備聚乙二醇二甲醚/聚酰胺酸混合溶液：
[0031](1)將3,4
?
二氨基二苯醚和2,2'
?
雙[4
?
(4
?
氨基苯氧基苯基)]丙烷溶解于N,N
?
二
甲基乙酰胺中，得本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種低介電聚酰亞胺薄膜的制備方法，其特征在于，包括：將PEG/聚酰胺酸混合溶液流延成膜，得到自支撐膜，然后將所述自支撐膜經過熱亞胺化和雙向拉伸，即得，其中，PEG為聚乙二醇或其衍生物。2.根據權利要求1所述的低介電聚酰亞胺薄膜的制備方法，其特征在于，所述PEG/聚酰胺酸混合溶液包含PEG、聚酰胺酸樹脂和溶劑，其中PEG的質量占聚酰胺酸樹脂質量的1
?
100％；優選地，所述PEG/聚酰胺酸混合溶液的粘度為80
?
120Pa
·
s。3.根據權利要求1或2所述的低介電聚酰亞胺薄膜的制備方法，其特征在于，所述PEG的分子量為300
?
5000Da；優選地，所述PEG為聚乙二醇、雙羥基聚乙二醇、多臂聚乙二醇、聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇二甲醚中的至少一種。4.根據權利要求1
?
3任一項所述的低介電聚酰亞胺薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚酰胺酸樹脂是由二胺和二酐經過縮聚反應得到；優選地，所述二胺和二酐的摩爾比為1：(0.97
?
1.02)；優選地，所述二胺為間苯二胺、2,2'
?
二(三氟甲基)二氨基聯苯、2,2'
?
雙[4
?
(4
?
氨基苯氧基苯基)]丙烷、2,2
?
雙[4
?
(4
?
氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷,4,4
?
二氨基二苯醚,3,4
?
二氨基二苯醚中的至少一種，所述二酐為均苯四甲酸二酐、3,3
’
，4,4
’?
聯苯四甲酸二酐、六氟二酐、4,4'
?
(4,4'
?
異亞丙基二苯氧基)雙(鄰苯二甲酸酐)中的至少一種。5.根據權利要求2
?
4任一項所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫善衛，史聲宇，陳鑄紅，史恩臺，
申請(專利權)人：安徽國風塑業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：