一种光敏聚酰亚胺复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种光敏聚酰亚胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：将二元胺单体、功能化石墨烯量子点以及二元酐单体先后溶解于有机溶剂中，其中二元酐单体分批加入；经预设时间反应制得聚酰胺酸溶液；然后先后掺入光敏性叔胺和光引发剂，按照预设时间搅拌后得到混合溶液；将混合溶液旋转涂布，得到光敏聚酰胺酸薄膜；在一定温度范围内经梯度亚胺化处理得到光敏聚酰亚胺复合材料；其中，功能化石墨烯量子点利用柠檬酸热解法制得石墨烯量子点，用二氨基吡啶与功能化石墨烯量子点进行酰胺化反应得到。本发明专利技术的制备方法简单，所制备的石墨烯量子点达到纳米级，比表面积大，经改性后可以均匀分散在光敏聚酰亚胺基体中，形成厚度均匀可控的薄膜材料。

【技术实现步骤摘要】
一种光敏聚酰亚胺复合材料及其制备方法
本专利技术涉及光敏聚酰亚胺材料领域，尤其涉及一种光敏聚酰亚胺复合材料及其制备方法。
技术介绍
光敏聚酰亚胺（PSPI）与传统光刻胶相比，由于聚酰亚胺本身有着很好的介电性能，因此在使用时无需涂覆仅起工作介质作用的光阻隔剂，可以大大缩短工序，提高生产效率，已广泛应用于集成电路封装领域。目前大多光敏聚酰亚胺集中在化学增幅体系和掺杂光引发剂等方面，虽然感光灵敏度及分辨率较高，但由于聚酰亚胺的高分子结构，对小分子助剂残余物的清除会有一些阻碍作用，进而对电子元件性能产生影响，而且掺小分子杂很大程度上影响聚酰亚胺本身的机械性能及热性能。由此开发高性能的本征型光敏聚酰亚胺是一大研究难题。
技术实现思路
本专利技术为解决现有聚酰亚胺不利于使用的技术问题，提供了一种光敏聚酰亚胺复合材料及其制备方法。本专利技术提供了一种光敏聚酰亚胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：将二元胺单体、功能化石墨烯量子点以及二元酐单体先后溶解于有机溶剂中，其中二元酐单体分批加入；经预设时间反应制得聚酰胺酸溶液；然后先后掺入光敏性叔胺和光引发剂，按照预设时间搅拌后得到混合溶液；将混合溶液旋转涂布，得到光敏聚酰胺酸薄膜；在一定温度范围内经梯度亚胺化处理得到光敏聚酰亚胺复合材料；其中，功能化石墨烯量子点利用柠檬酸热解法制得石墨烯量子点，然后用二氨基吡啶与石墨烯量子点进行酰胺化反应得到。进一步地，所述二元胺单体和二元酐单体的摩尔质量比为1：（1~1.2）；所述功能化石墨烯量子点的质量与二元胺单体和二元酐单体的质量之和的比为（0.1~10）：100；所述二元胺单体和二元酐单体的质量之和与有机溶剂的质量之比为（0.5~2.5）：10。进一步地，所述的有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。进一步地，所述的所述二元酐单体为6FDA、6FXDA、PFPDA、3FDA、3FXDA、3FX3FXDA中的一种或多种，其分子结构式如下所示：。进一步地，所述的光敏叔胺为甲基丙烯酸二甲氨乙酯、4-叠氮基苯甲酸二甲氨乙酯或1-(4-叠氮基苯基)丙烯酸二甲氨乙酯中的一种或多种。进一步地，所述的二元胺单体为TFMOB、3，3’-6FDAm、3FDAm、TFMB、4，4’-6FDAm或BDAF中的一种以上，其分子结构式如下所示：。进一步地，所述光敏引发剂为α，α’-二甲基苯偶酰缩酮（651）、α，α’-乙氧基苯乙酮（DEAP）、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（HMPP）、四甲基米蚩酮（MK）和2，4-二乙基硫杂蒽酮（DETX）中的一种或多种。进一步地，所述的柠檬酸热解法制备功能化石墨烯量子点温度范围为160~240℃。进一步地，所述的二氨基吡啶为2，3-二氨基吡啶，2，6-二氨基吡啶、2，5-二氨基吡啶和3，4-二氨基吡啶中的一种或多种。另一方面，本专利技术还提供一种光敏聚酰亚胺复合材料，所述光敏聚酰亚胺复合材料采用所述的制备方法制得。本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例采用二氨基吡啶对石墨烯量子点进行功能化改性，并利用原位聚合的方法可以使得石墨烯量子点在聚酰亚胺基体中的分散性可控，有效降低聚酰亚胺介电常数。在光敏聚酰亚胺中引入吡啶功能化的石墨烯量子点制备的复合薄膜材料，具有低的介电常数、亚胺化温度低、节省能耗、i线曝光灵敏度以及分辨率较高等特点。本专利技术的制备方法简单，所制备的石墨烯量子点达到纳米级，比表面积大，经改性后可以均匀分散在光敏聚酰亚胺基体中，形成厚度均匀可控的薄膜材料。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术提供了一种光敏聚酰亚胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：将二元胺单体、功能化石墨烯量子点以及二元酐单体先后溶解于有机溶剂中，其中二元酐单体分批加入；经预设时间反应制得聚酰胺酸溶液；然后先后掺入光敏性叔胺和光引发剂，按照预设时间搅拌后得到混合溶液；将混合溶液旋转涂布，得到光敏聚酰胺酸薄膜；在一定温度范围内经梯度亚胺化处理得到光敏聚酰亚胺复合材料；其中，功能化石墨烯量子点利用柠檬酸热解法制得石墨烯量子点，然后用二氨基吡啶与功能化石墨烯量子点进行酰胺化反应得到。所述的二氨基吡啶与石墨烯量子点酰胺化反应包括如下步骤：将石墨烯量子点分散于二氯亚砜和甲苯混合溶剂中，在60~100℃温度范围内回流12h，经四氢呋喃溶液清洗，干燥得到酰氯化石墨烯量子点；将酰氯化石墨烯量子点分散在四氢呋喃溶液中，加入二氨基吡啶，室温搅拌、通入氮气或氩气流，反应6h，将产物进行透析、冷冻干燥得到氨基吡啶功能化石墨烯量子点。本专利技术实施例采用二氨基吡啶对石墨烯量子点进行功能化改性，并利用原位聚合的方法可以使得石墨烯量子点在聚酰亚胺基体中的分散性可控，有效降低聚酰亚胺介电常数。在光敏聚酰亚胺中引入吡啶功能化的石墨烯量子点制备的复合薄膜材料，具有低的介电常数、亚胺化温度低、节省能耗、i线曝光灵敏度以及分辨率较高等特点。本专利技术的制备方法简单，所制备的石墨烯量子点达到纳米级，比表面积大，经改性后可以均匀分散在光敏聚酰亚胺基体中，形成厚度均匀可控的薄膜材料。在一个可选实施例中，所述二元胺单体和二元酐单体的摩尔质量比为1：（1~1.2）；所述功能化石墨烯量子点的质量与二元胺单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光敏聚酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将二元胺单体、功能化石墨烯量子点以及二元酐单体先后溶解于有机溶剂中，其中二元酐单体分批加入；经预设时间反应制得聚酰胺酸溶液；然后先后掺入光敏性叔胺和光引发剂，按照预设时间搅拌后得到混合溶液；将混合溶液旋转涂布，得到光敏聚酰胺酸薄膜；在一定温度范围内经梯度亚胺化处理得到光敏聚酰亚胺复合材料；其中，功能化石墨烯量子点利用柠檬酸热解法制得石墨烯量子点，然后用二氨基吡啶与石墨烯量子点进行酰胺化反应得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种光敏聚酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将二元胺单体、功能化石墨烯量子点以及二元酐单体先后溶解于有机溶剂中，其中二元酐单体分批加入；经预设时间反应制得聚酰胺酸溶液；然后先后掺入光敏性叔胺和光引发剂，按照预设时间搅拌后得到混合溶液；将混合溶液旋转涂布，得到光敏聚酰胺酸薄膜；在一定温度范围内经梯度亚胺化处理得到光敏聚酰亚胺复合材料；其中，功能化石墨烯量子点利用柠檬酸热解法制得石墨烯量子点，然后用二氨基吡啶与石墨烯量子点进行酰胺化反应得到。


2.如权利要求1所述的一种光敏聚酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述二元胺单体和二元酐单体的摩尔质量比为1：（1~1.2）；所述功能化石墨烯量子点的质量与二元胺单体和二元酐单体的质量之和的比为（0.1~10）：100；所述二元胺单体和二元酐单体的质量之和与有机溶剂的质量之比为（0.5~2.5）：10。


3.如权利要求1所述的一种光敏聚酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。


4.如权利要求1所述的一种光敏聚酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述的所述二元酐单体为6FDA、6FXDA、PFPDA、3FDA、3FXDA、3FX3FXDA中的一种或多种，其分子结构式如下所示：

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【专利技术属性】
技术研发人员：闵永刚，朋小康，廖松义，黄兴文，张诗洋，刘荣涛，赵晨，刘屹东，
申请(专利权)人：广东工业大学，东莞华南设计创新院，
类型：发明
国别省市：广东;44