一种侧链型光敏聚酰亚胺及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及光敏性聚酰亚胺材料领域，尤其涉及一种侧链型光敏聚酰亚胺及其制备方法。本发明专利技术先将4

【技术实现步骤摘要】
一种侧链型光敏聚酰亚胺及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光敏性聚酰亚胺材料领域，尤其涉及一种侧链型光敏聚酰亚胺及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺是一类在主链上含有酰亚胺环结构的高性能聚合物，因其优异的耐热性、化学稳定性、机械性能和良好的电绝缘性，被广泛的应用在现代尖端
，如微电子、航天航空、光电器件等。传统的非光敏聚酰亚胺应用于集成电路或微电子器件时，可作为器件中电子元件的绝缘层，钝化层或者应力缓冲层。为了更高的集成度，一般是先在聚酰亚胺膜上涂覆一层光刻胶，刻蚀出所需要的图案，再以光致图案化的涂层作为掩膜版，将图案最终转移到聚酰亚胺膜层。这种方法步骤多，工艺繁琐，而且会导致三废的增加。所以，人们的关注点就转移到具有直接光刻能力的光敏聚酰亚胺上。
[0003]目前，应用较为广泛的聚酰亚胺光敏材料，实际上大多是光敏性的聚酰胺酸前驱体溶液，在使用时，先光刻成所需图案，再进一步热亚胺化成聚酰亚胺。这个工艺相较于非光敏性聚酰亚胺，虽然大大简化了工艺步骤，减少了三废，提高了效率，但其在使用过程中需要后续高温亚胺化，限制了其在热敏性元器件中的应用，另外，在聚酰胺酸转变为聚酰亚胺的过程中容易导致光敏基团脱去和较大的体积收缩，限制了其在高精度要求的元器件中的使用。
[0004]因此，研究开发成膜性好、高光敏性及耐热性好的全亚胺化的光敏聚酰亚胺材料具有深远的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种侧链型光敏聚酰亚胺及其制备方法和应用，所述侧链型光敏聚酰亚胺为全亚胺化的聚酰亚胺材料，具有优异的成膜性、高光敏性及耐热性，以解决现有技术中需要将光敏性的聚酰胺酸前驱体溶液高温热亚胺化得到光敏聚酰亚胺，限制了光敏聚酰亚胺在热敏性元器件中的应用的技术问题，同时解决在热亚胺化过程中光敏基团容易脱去或产生较大的面积收缩，限制产品在高精度要求元器件中使用的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种侧链型光敏聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S10，将4
‑
羟基苯甲醛和4
‑
硝基苯乙酮溶解在冰乙酸中，并加入醋酸铵，加热反应，然后冷却过滤，得到如式(Ⅰ)所示的三苯基吡啶型芳香硝基化合物：
[0008][0009]S20，将所述三苯基吡啶型芳香硝基化合物溶入有机溶剂中，并加入催化剂和水合肼，升温反应，冷却并去除所述催化剂，得到如式(Ⅱ)所示的三苯基吡啶型芳香二胺单体：
[0010][0011]S20，将所述三苯基吡啶型芳香二胺单体溶解在极性有机溶剂中，然后加入二酐化合物，在异喹啉的催化作用下，于20～22℃反应1～2h，60～80℃反应1～2h，180～200℃反应12～24h，接着冷却，沉淀，得到如式(Ⅲ)所示的三苯基吡啶型聚酰亚胺：
[0012][0013]S40，将所述三苯基吡啶型聚酰亚胺溶入四氢呋喃溶液中，加入丙烯酸酰氯化合物，在催化剂的作用下，于0～10℃条件下进行反应，接着升温至20220℃继续反应，然后过滤，得到侧链型光敏聚酰亚胺。
[0014]可选地，所述侧链型光敏聚酰亚胺具有以下结构通式(Ⅳ)：
[0015][0016]其中，所述X包括芳香族四羧酸二酐的四价有机基团，所述R基团包括不饱和丙烯酸基团。
[0017]可选地，所述侧链型光敏聚酰亚胺的分子量为200002100000。
[0018]可选地，在所述步骤S10中，所述4
‑
羟基苯甲醛、4
‑
硝基苯乙酮和醋酸铵的摩尔比为1:(222):(10222)。
[0019]可选地，在所述S20步骤中，所述有机溶剂包括乙醇或异丙醇中的至少一种；
[0020]和/或，所述催化剂包括钯碳。
[0021]可选地，在所述步骤S20中，所述三苯基吡啶型芳香二胺单体与二酐化合物的摩尔比为1:(121.02)；
[0022]和/或，所述二酐化合物包括均苯四羧酸二酐、联苯四羧酸二酐、2,2
’
，4,4
’‑
二苯酮四酸二酐、2,2
’
，4,4
’‑
二苯醚四酸二酐、4,4
‑
六氟异丙基邻苯二甲酸酐、1,4,2,8
‑
萘四酸二酐、1，2,2,4
‑
环丁烷四羧酸二酐、1，2,4,2
‑
环己烷四羧酸二酐、2,2,2',4'
‑
联苯四羧酸二酐、2,2,6,7
‑
萘四羧酸二酐、4,4'
‑
氧双邻苯二甲酸酐、4,4'
‑
氧双(2
‑
苯并呋喃
‑
1,2
‑
二酮)和4
‑
[(1,2
‑
二氧
‑
1,2
‑
二氢
‑2‑
苯并呋喃
‑2‑
基)氧基]‑2‑
苯并呋喃
‑
1,2
‑
二酮中的至少一种；
[0023]和/或，所述极性有机溶剂包括间甲酚、N，N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、N，N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、环己酮、甲苯或二甲苯中的至少一种；
[0024]和/或，，所述三苯基吡啶型芳香二胺单体与所述异喹啉的摩尔比为1：(0.1～1.2)。
[0025]可选地，在所述步骤S40中，所述三苯基吡啶型聚酰亚胺与所述丙烯酸酰氯化合物的摩尔比为1：(222)。
[0026]可选地，所述丙烯酸酰氯化合物包括甲基丙烯酰氯、丙烯酰氯、乙基丙烯酰氯、2
‑
丙基丙烯酰氯和肉桂酰氯中的至少一种。
[0027]和/或，所述催化剂包括吡啶，N，N
‑
二甲基甲酰胺和氢氧化钠中的至少一种。
[0028]为实现上述目的，本专利技术还提供一种侧链型光敏聚酰亚胺，所述侧链型光敏聚酰亚胺含有三苯基吡啶基团，具有以下结构通式(Ⅳ)：
[0029][0030]其中，所述X包括芳香族四羧酸二酐的四价有机基团，所述R基团包括不饱和丙烯酸基团。
[0031]上述侧链型光敏聚酰亚胺可以广泛应用于热敏性元器件和精密元器件的制作中。
[0032]本专利技术所能实现的有益效果：
[0033]本专利技术提供一种全亚胺化的侧链型光敏聚酰亚胺及其制备方法和应用，本专利技术先进行聚酰亚胺材料的制备，并在0～10℃、20220℃的温和的条件下，引入光敏基团丙烯酸类结构，制备得到侧链型光敏聚酰亚胺。所述侧链型光敏聚酰亚胺具有良好的热塑加工性、高成膜性、高感光性和较高的分辨率，而且因制备条件较为温和，可以广泛应用于热敏性元器件和高精度要求元器件的制作中，可以解决现有技术中以光敏性的聚酰胺酸作为前驱体溶液，再进行高温热亚胺化获得光敏聚酰亚胺，限制了光敏聚酰亚胺在热敏性元器件中的应用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侧链型光敏聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将4
‑
羟基苯甲醛和4
‑
硝基苯乙酮溶解在冰乙酸中，并加入醋酸铵，加热反应，然后冷却过滤，得到如式(Ⅰ)所示的三苯基吡啶型芳香硝基化合物：将所述三苯基吡啶型芳香硝基化合物溶入有机溶剂中，并加入催化剂和水合肼，升温反应，冷却并去除所述催化剂，得到如式(Ⅱ)所示的三苯基吡啶型芳香二胺单体：将所述三苯基吡啶型芳香二胺单体溶解在极性有机溶剂中，然后加入二酐化合物，在异喹啉的催化作用下，于20～25℃反应1～2h，60～80℃反应1～2h，180～200℃反应12～24h，接着冷却，沉淀，得到如式(Ⅲ)所示的三苯基吡啶型聚酰亚胺：将所述三苯基吡啶型聚酰亚胺溶入四氢呋喃溶液中，加入丙烯酸酰氯化合物，在催化剂的作用下，于0～10℃条件下进行反应，接着升温至20～30℃继续反应，然后过滤，得到侧链型光敏聚酰亚胺。
2.根据权利要求1所述侧链型光敏聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述侧链型光敏聚酰亚胺具有以下结构通式(Ⅳ)：其中，所述X包括芳香族四羧酸二酐的四价有机基团，所述R基团包括不饱和丙烯酸基团。3.根据权利要求1所述侧链型光敏聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述侧链型光敏聚酰亚胺的分子量为20000～100000。4.根据权利要求1所述侧链型光敏聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，在所述得到三苯基吡啶型芳香硝基化合物的步骤中，所述4
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羟基苯甲醛、4
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硝基苯乙酮和醋酸铵的摩尔比为1:(2～5):(10～25)。5.根据权利要求1所述侧链型光敏聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，在所述得到三苯基吡啶型芳香二胺单体的步骤中，所述有机溶剂包括乙醇或异丙醇中的至少一种；和/或，所述催化剂包括钯碳。6.根据权利要求1所述侧链型光敏聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，在所述得到三苯基吡啶型聚酰亚胺的步骤中，所述三苯基吡啶型芳香二胺单体与二酐化合物的摩尔比为1:(1～1.05)；和/或，所述二酐化合物包括均苯四羧酸二酐、联苯四羧酸二酐、3,3
’
，4,4
’‑
二苯酮四酸二酐、3,3
’
，4,4
’‑
二苯醚四酸二酐、4,4
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪峰，王聪，洪志龙，陈铸红，孙善卫，史恩台，刘明阳，
申请(专利权)人：安徽国风新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：