一种树脂聚合物材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种低介电常数、低介质损耗、低吸湿性、高耐热性、高尺寸稳定性的树脂聚合物材料，以及该材料的制备方法和应用。所述树脂聚合物材料由摩尔百分数为10～90％的式I、10～90％的式II、0～20％的式III、和0～20％的式IV的重复单元组成，式I与式II的摩尔比为0.05～0.60，且式III和式IV的摩尔百分数相同。该聚合物材料因为具有优良的介电性能，因而不仅可以作为高性能工程塑料用于电子电气、汽车及航空航天领域，还可以作为薄膜材料用于软质印制线路板、光电/显示、绝缘及食品包装领域。

A Resin Polymer Material and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a resin polymer material with low dielectric constant, low dielectric loss, low moisture absorption, high heat resistance and high dimensional stability, and a preparation method and application of the material. The resin polymer material consists of repetitive units of formula I with 10-90% molar ratio, formula II with 10-90% molar ratio, formula III with 0-20% molar ratio and formula IV with 0.05-0.60 molar ratio of formula I and formula II, and the molar percentage of formula III and formula IV is the same. Because of its excellent dielectric properties, the polymer material can be used not only as high performance engineering plastics in the fields of electronics, electrical, automotive and aerospace, but also as thin film materials in the fields of soft printed circuit boards, photoelectric/display, insulation and food packaging.

【技术实现步骤摘要】
一种树脂聚合物材料及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种低介电常数、低介质损耗、低吸湿性、低吸湿性、高耐热性、高尺寸稳定性的树脂聚合物材料及其制备方法和应用。
技术介绍
树脂聚合物材料是指受热后有软化点或熔点，软化或熔融时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态或半固态，有时也可以是液态的有机高分子聚合物，一般不溶于水，可溶于部分有机溶剂。通用树脂的相对密度低，耐冲击性好，透明性高，耐磨性和绝缘性好，导热系数较低，其被广泛应用于国民经济生活和国防工业中的各个领域。在电子电气领域，除作为“轻质高强”的结构件外，树脂聚合物材料还可应用于集成电路中，作为印制线路板的绝缘层使用，如聚酰亚胺树脂，耐热性高(一般的树脂耐热性较低)，且柔性较高，是目前印制电路板中最常用的绝缘树脂聚合物材料。然而，聚酰亚胺树脂与其他通用树脂一样，热膨胀系数较高，尺寸稳定性较差，吸湿率较大，容易变形，且其加工工艺条件较为复杂；这些缺点限制了其在一些特殊电子电气领域中的应用。而随着通讯技术的迅猛发展以及电子电气硬件设备的迭代升级，聚酰亚胺树脂相对较高的介电常数与介质损耗问题也日益显现出来。因此，通过经济环保的方法制备一种低介电常数、低介质损耗、低吸湿性、高耐热性和高尺寸稳定性的树脂聚合物材料，弥补现有电子电气领域绝缘用树脂聚合物材料的不足(热膨胀系数较高、尺寸稳定性较差、吸湿率较大、介电常数较高和介质损耗较高)，具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是针对电子电气领域绝缘用树脂聚合物材料的不足，提供一种低介电常数、低介质损耗、低吸湿性、高耐热性、高尺寸稳定性的树脂聚合物材料。本专利技术的目的之二是提供上述低介电常数、低介质损耗、低吸湿性、高耐热性、高尺寸稳定性的树脂聚合物材料的制备方法。本专利技术的目的之三是提供上述低介电常数、低介质损耗、低吸湿性、高耐热性、高尺寸稳定性的树脂聚合物材料的应用。本专利技术的树脂聚合物材料由摩尔百分数为10～90％的式I、10～90％的式II、0～20％的式III、和0～20％的式IV的重复单元组成，且式III和式IV的摩尔百分数相同：-(O-R4-O)-[IV]；其中，R1选自以下结构中的一种：R2选自以下结构中的一种：R3和R4独立地选自以下结构中的一种：各重复单元I～IV的X和Y独立地为：羟基、氟、三氟甲基、氨基、苯基、苯氧基、氢、C1-C10的烷基、C1-C10烷氧基，C1-C8羟烷基、C1-C8氨烷基或C2-C8的羟烷氧基，其中，式I与式II的摩尔比为0.05～0.60；更优地，式I与式II的摩尔比为0.05～0.50。进一步地，本专利技术前述的树脂聚合物材料，式III与式IV的合计摩尔百分数为8～40％；更优地，式III与式IV的合计摩尔百分数为10～30％。进一步地，本专利技术前述的树脂聚合物材料，R1选自以下结构中的一种：进一步地，本专利技术前述的树脂聚合物材料，R3和R4独立地选自以下结构中的一种：进一步地，本专利技术前述的树脂聚合物材料，各重复单元I～IV的X和Y独立地为：羟基、氟、三氟甲基、氨基、苯基、苯氧基、氢、甲基、甲氧基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、羟甲基、羟乙基、氨甲基、氨乙基或羟乙氧基。进一步地，本专利技术前述的树脂聚合物材料，介电常数(Dk)为2.0～3.5，优选为2.0～2.5；介质损耗(Df)为0.0005～0.0020，优选为0.0005～0.0010；尺寸稳定性为0.01～0.03％，更优选为0.01～0.02％；热变形温度为150～350℃，优选为250～350℃；初始分解温度350～410℃；耐紫外老化、耐黄变等级5级；吸湿率0.01～0.03％；拉伸强度为170-200MPa；弯曲强度240-290MPa，优选为250-290MPa。本专利技术提供的制备上述树脂聚合物材料的方法，包括以下步骤：将式I、II、III和IV对应的聚合单体按摩尔百分数加入到反应釜中，并加入聚合单体总质量100～500ppm的聚合催化剂，反应体系通入惰性气体(氮气、氦气或氩气)；将反应釜的温度以1～20℃/min的升温速率升温到140～200℃并开启机械搅拌器，反应1～3h；之后以0.5～10℃/min的升温速率将反应釜温度升高到260～300℃，反应0.5～3h；再以0.5～5℃/min的升温速率将反应釜的温度升高到340～370℃，反应0.2～1h；移去氮气系统，连接真空系统并抽真空；在340～380℃，高真空的条件下(20～40Pa)反应0.5～3h，完成聚合反应；在反应釜中充入氮气，压出熔体，水冷，得到树脂聚合物材料。在上述制备方法中，式I对应的聚合物单体选自以下中的一种：式II对应的聚合物单体选自以下中的一种：式III、IV对应的聚合物单体独立地选自以下中的一种：其中，式I～IV对应的聚合物单体的X和Y如前述定义，Z1为氢、乙酰基、甲基、乙基或羟乙氧基，Z2为氢、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、羟乙氧基，羟丙氧基或羟丁氧基；优选Z1为氢、乙酰基，Z2为氢、甲基、乙基、异丙基、叔丁基；在上述制备方法中，优选催化剂为辛酸亚锡、醋酸锌、醋酸钾、二氧化钛、钛酸酯、醋酸锰、醋酸钴、三氧化二锑、乙二醇锑、三氧化二铝、三氟化硼、氯化氢、二氧化硅中的一种或多种。本专利技术还提供了上述树脂聚合物材料在制备电子电气、汽车及航空航天用的工程塑料中的应用，或者在制备软质印制线路板、光电/显示、绝缘及食品包装用的薄膜材料中的应用。本专利技术的技术方案具有以下优点：1.本专利技术提供的树脂聚合物材料，其具有优秀的介电性能(低介电常数、低介质损耗)，因此能广泛的应用于电子电气领域，尤其是5G通讯领域。2.本专利技术提供的树脂聚合物材料，其具有良好的耐热性、尺寸稳定性、耐紫外黄变性，低吸湿性和力学性能，可实现电子电气部件生产中的高、中、低温的工艺需求，特别是中、低温型号取代高温部分领域应用，可简化应用工艺，降低成本，提升产能。3.制备方法工艺简单，优势多配比设计，对应多种合成型号，可实现高、中、低温的工艺需求，特别是中、低温型号取代高温部分领域应用，可简化应用工艺，降低成本，提升产能。4.本专利技术提供的树脂聚合物材料颜色为白色、灰白色或半透明色，能满足的应用场景广。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
做进一步的阐释。本专利技术的树脂聚合物材料由摩尔百分数为10～90％的式I、10～90％的式II、0～20％的式III、和0～20％的式IV的重复单元组成，且式III和式IV的摩尔百分数相同：-(O-R4-O)-[IV]；其中，R1选自以下结构中的一种：R2选自以下结构中的一种：R3和R4独立地选自以下结构中的一种：上式中的各取代基如前所述定义。在研究本专利技术所述的树脂聚合物材料的过程中，专利技术人发现，式I与式II的相对量会影响聚合物材料的热变形温度、尺寸稳定性和弯曲强度。当式I与式II的摩尔比越低时，热变形温度越高，尺寸稳定性越好，因此为了获得遇热不易形变、尺寸稳定的产品，本专利技术式I与式II的摩尔比低于0.60，更优地，式I与式II的摩尔比低于0.50；然而，当该值低于0.05时，产品的弯曲强度会变差，所以本专利技术聚合物中式I与式II的重复单元的摩尔比为0.05～0.60，优选为0.05～0.50。在此基础上，式III与式IV的合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.树脂聚合物材料，其特征在于，由摩尔百分数为10～90％的式I、10～90％的式II、0～20％的式III和0～20％的式IV的重复单元组成，且式III和式IV的摩尔百分数相同：

【技术特征摘要】
1.树脂聚合物材料，其特征在于，由摩尔百分数为10～90％的式I、10～90％的式II、0～20％的式III和0～20％的式IV的重复单元组成，且式III和式IV的摩尔百分数相同：其中，R1选自以下结构中的一种：R2选自以下结构中的一种：R3和R4独立地选自以下结构中的一种：各重复单元I～IV的X和Y独立地为：羟基、氟、三氟甲基、氨基、苯基、苯氧基、氢、C1-C10的烷基、C1-C10烷氧基，C1-C8羟烷基、C1-C8氨烷基或C2-C8的羟烷氧基，式I与式II的摩尔比为0.05～0.60。2.根据权利要求1所述的树脂聚合物材料，其特征在于，所述式I与式II的摩尔比为0.05～0.50。3.根据权利要求1所述的树脂聚合物材料，其特征在于，式III与式IV的合计摩尔百分数为8～40％；优选式III与式IV的合计摩尔百分数为10～30％。4.根据权利要求1～3任意一项所述的树脂聚合物材料，其特征在于，R1选自以下结构中的一种：5.根据权利要求1～3任意一项所述的树脂聚合物材料，其特征在于，R3和R4独立地选自以下结构中的一种：6.根据权利要求1～3任意一项所述的树脂聚合物材料，其特征在于，各重复单元I～IV的X和Y独立地为：羟基、氟、三氟甲基、氨基、苯基、苯氧基、氢、甲基、甲氧基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、羟甲基、羟乙基、氨甲基、氨乙基或羟乙氧基。7.根据权利要求1～3任意一项所述的树脂聚合物材料，其特征在于，介电常数Dk为2.0～3.5，优选为2.0～2.5；介质损耗Df为0.0005～0.0020，优选为0.0005～0.0010；尺寸稳定性为0.01～0.03％，优选为0.01～0.02％；热变形温度为150～350℃，优选为250～350℃；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维熙，陈钰，王琼，
申请(专利权)人：成都博斐特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51