一种乙烯基介孔二氧化硅及聚酰亚胺改性氰酸酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种乙烯基介孔二氧化硅及聚酰亚胺改性氰酸酯的方法，按重量计，在100℃温度条件下，将5～10份聚酰亚胺加入到100份氰酸酯中，再加入1～10份的乙烯基介孔SiO2纳米材料，经预聚、固化后得到乙烯基介孔SiO2/聚酰亚胺

【技术实现步骤摘要】
一种乙烯基介孔二氧化硅及聚酰亚胺改性氰酸酯的方法


[0001]本专利技术涉及绝缘材料
，具体涉及一种乙烯基介孔二氧化硅及聚酰亚胺改性氰酸酯的方法。

技术介绍

[0002]超大规模集成电路(ULSI)在当今社会发展迅速，器件的集成度逐步提高，半导体芯片的尺寸要求越来越小。当特征尺寸降低到亚微米时，印制电路板(PCB)线间和层间寄生电容引起的RC延迟、串扰、功耗己经成为限制器件性能的主要因素。为解决这一问题，大量研究集中在材料的介电性能方面，介电常数越低，信号传输速度越快，介电损耗越小，信号传输过程中失真率就越低。因此需要研发介电常数(D
k
)低于3.0的材料。
[0003]氰酸酯(CE)树脂具有较低的介电常数(ε)和介电损(tanδ)值、极低的吸水率、良好的阻燃性和优异的耐热性。此外，氰酸酯单体熔点低、粘度低，具有良好的工艺性能。因此，CE树脂广泛应用于高性能印刷电路板、通信卫星等领域。尽管如此，氰酸酯固化温度高，氰酸酯基团固化反应后高度交联的网络和对称的三嗪环结构导致CE树脂韧性较差，严重限制了其更广泛的应用。
[0004]常用的降低材料介电常数的方法主要包括两种：(1)化学改性，即在分子结构中掺入强电负性元素，将电子牢牢束缚住，降低材料自身的极性。常用的化学改性方法是向材料中掺氟以降低介电常数，但这种方式存在操作复杂、成本高且降低效果不明显的问题。(2)物理改性，通过添加多孔或者中空结构的无机填料来降低材料的密度进而降低介电常数，或者在树脂中掺入低介电聚合物来降低材料的介电常数，但物理共混方式存在分散不均匀的问题，从而影响材料的加工性能以及力学性能。
[0005]当前树脂增韧主要采用热固性树脂、热塑性树脂、橡胶弹性体、纳米粒子等进行增韧，互穿网络聚合物(IPN)是聚合物单体之间通过聚合反应互相交联形成的弹性体，能很好的改善树脂基体的韧性，WZhanWen等(Journal ofPolymerResearch,2020,27(6):160)将不同比例热塑性聚酰亚胺与氰酸酯共混，得到紧密网络结构的PI/CE复合材料，其机械性能及热稳定性能都有极大的提高，但其介电常数仍较高不能满足当前低介电材料的需求。
[0006]除此之外介孔SiO2的引入不仅能够达到增韧效果也能有效降低其介电常数。W.ZhenZhen等(Chemistry Letters,2017,46(1):139
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142)通过引入纳米多孔SiO2材料，制备了介电常数较低韧性增强的氰酸酯，该复合材料中保留了更多的空隙，介电常数从3.20降至3.02，在改善机械和热性能方面表现出平衡效应，冲击强度、弯曲强度和弯曲模量均略有增加。将二氧化硅表面进行改性，将助于二氧化硅与树脂基体交联，Z Xuan等(Surfaces and Interfaces,2021(22):100807)以不同官能团改性的二氧化硅为填料，制备SiO2/PB复合材料，研究发现乙烯基改性的二氧化硅能更好的与树脂基体相结合，其介电常数比未改性二氧化硅低0.15。由此针对CE树脂，将其与聚酰亚胺共混形成IPN并引入乙烯基介孔SiO2，将会显著同时提高其介电性能及韧性。

技术实现思路

[0007]针对现有氰酸酯树脂介电性能不佳、韧性较差的问题，本文提供一种乙烯基介孔二氧化硅及聚酰亚胺改性氰酸酯的方法。本专利技术所要解决的技术问题是提供一种乙烯基介孔二氧化硅及聚酰亚胺改性氰酸酯的方法，它能保持氰酸酯优越性能的同时，显著提升其韧性，还能有效降低其介电常数，降低其固化温度。经乙烯基三甲氧基硅烷改性后的介孔SiO2能显著提高在树脂基体中的分散性，不易形成团聚的情况，将极大改善氰酸酯树脂的介电性能，此外由于聚酰亚胺分子中含有大量的苯环结构及非极性键，给复合材料提供了较大的自由体积，也能有助于降低氰酸酯介电常数。本专利技术还提供一种乙烯基介孔二氧化硅及聚酰亚胺改性氰酸酯的方法。
[0008]本专利技术为了实现上述目的所采取的技术方案为：乙烯基介孔SiO2填充聚酰亚胺/氰酸酯树脂，其特征在于原料组分按重量记，其比例为：100份氰酸酯树脂，5～10份聚酰亚胺，1～10份SiO2。
[0009]所述乙烯基介孔SiO2为无机纳米粒子，所述基体树脂为氰酸酯树脂和聚酰亚胺树脂的共聚物。
[0010]进一步的，所述乙烯基介孔SiO2纳米材料为以葡萄糖水热制得的炭球为模板、正硅酸乙酯为硅源料经乙烯基三甲氧基硅烷改性后的乙烯基介孔SiO2[0011]进一步的，所述的氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂、双酚E型氰酸酯树脂、双酚F型氰酸酯树脂中的一种。
[0012]进一步的，所述聚酰亚胺，其酸酐单体为均苯四甲酸二酐、二甲酮四甲酸二酐、3,3,4,4
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联苯四甲酸酐、三苯二醚四甲酸二酐、联苯醚二酐、中的一种或多种混合物；多元胺为对苯二胺、4,4
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二苯砜二胺、间苯二胺、3,3
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二氨基二苯基砜、4,4
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二氨基苯等中的一种或多种混合物。
[0013]进一步的，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二(十二烷硫基)二丁基锡中的一种或多种混合物。
[0014]进一步的，所述氰酸酯树脂质量为100份，聚酰亚胺质量为5～10份。
[0015]进一步的，所述乙烯基介孔SiO2纳米材料与氰酸酯的质量比为0.01～0.1。
[0016]本专利技术还提供了一种乙烯基介孔二氧化硅及聚酰亚胺改性氰酸酯的方法，具体包括步骤如下：
[0017]1、配制一定浓度的葡萄糖水溶液于反应釜中，在180℃下水热反应12h，洗涤后获得葡萄糖炭球。
[0018]2、按照一定比例配制炭球、去离子水、乙醇的炭球悬浮液，加入一定量CTAB、氨水、正硅酸乙酯搅拌12h后，获得二氧化硅悬浮液，洗涤干燥12h后于马弗炉中550℃煅烧4h，得介孔SiO2粉末。
[0019]3、按照一定比例配制乙烯基三甲氧基硅烷及去离子水溶液，待反应一段时间后，加入至经过超声后的介孔SiO2、甲苯混合溶液中，80℃下冷凝回流18h，反应完后洗涤干燥得乙烯基介孔SiO2。
[0020]4、按比例称取氰酸酯树脂、聚酰亚胺，加热融化，并搅拌至均匀透明，得预聚体树脂。
[0021]5、将所述预聚体脂升温至100℃，加入乙烯基介孔SiO2纳米材料，该温度下进行磁
力搅拌，得乙烯基介孔SiO2/聚酰亚胺
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氰酸酯树酯预聚体。
[0022]6、将所述纳米材料注入模具中，并置于真空烘箱中，于100℃下排除气泡，然后转移至鼓风干燥箱中进行固化处理，得到乙烯基介孔SiO2/聚酰亚胺
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氰酸酯树脂纳米复合材料。
[0023]本专利技术产生的有益效果包括：本专利技术采用乙烯基介孔SiO2纳米材料为填料，制备了乙烯基介孔SiO2/聚酰亚胺
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氰酸酯树脂纳米复合材料，在氰酸酯树脂中加入一定量的聚酰亚胺形成IPN能显著提高其韧性，同时聚酰亚胺分子本身具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.乙烯基介孔SiO2/聚酰亚胺
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氰酸酯树脂纳米复合材料，其特征在于，按重量计，包括100份氰酸酯，5～10份聚酰亚胺，1～10份乙烯基介孔SiO2纳米材料，0.2～0.6份催化剂；所述乙烯基介孔SiO2纳米材料为以炭球为模板、正硅酸乙酯为硅源料经乙烯基三甲氧基硅烷改性后的乙烯基介孔SiO2；所述基体树脂为氰酸酯树脂和聚酰亚胺树脂的共聚物。2.根据权利要求1所述的乙烯基介孔SiO2/聚酰亚胺
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氰酸酯树脂纳米复合材料，其特征在于，所述介孔SiO2纳米材料为以葡萄糖水热制得的炭球为模板、正硅酸乙酯为硅源料经乙烯基三甲氧基硅烷改性后的乙烯基介孔SiO2。3.根据权利要求1所述乙烯基介孔SiO2/聚酰亚胺
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氰酸酯树脂纳米复合材料，其特征在于，所述氰氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂、双酚E型氰酸酯树脂、双酚F型氰酸酯树脂中的一种。4.根据权利要求1所述乙烯基介孔SiO2/聚酰亚胺
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氰酸酯树脂纳米复合材料，所述聚酰亚胺，其酸酐单体为均苯四甲酸二酐、二甲酮四甲酸二酐、3,3,4,4
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联苯四甲酸酐、三苯二醚四甲酸二酐、联苯醚二酐中的一种或多种混合物；多元胺为对苯二胺、4,4
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二苯砜二胺、间苯二胺、3,3
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二氨基二苯基砜、4,4
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二氨基苯中的一种或多种混合物。5.根据权利要求1所述乙烯基介孔SiO2/聚酰亚胺
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氰酸酯树脂纳米复合材料，其特征在于，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二(十二烷硫基)二丁基锡中的一种或多种混合物。6.根据权利要求1所述的乙烯基介孔SiO2/聚酰亚胺
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氰酸酯树脂纳米复合材料，其特征在于，氰酸酯树脂质量为100份，聚酰亚胺质量为5～10份。7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓丹，何瑞，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：