本发明专利技术公开了一种低介电聚酰亚胺薄膜，由聚酰胺酸共聚物溶液流延成膜后，经过热亚胺化和双向拉伸得到；所述聚酰胺酸共聚物溶液是由下述原料在非质子强极性溶剂中经过聚合反应得到：二胺、二酐、含氨基的热不稳定聚合物纳米粒。本发明专利技术还公开了上述低介电聚酰亚胺薄膜的制备方法。本发明专利技术的聚酰亚胺薄膜具有机械强度高、介电常数低、耐热性高、尺寸稳定性好等特点，可应用于5G通讯、集成电路、电子、微电子、航空航天等领域。空航天等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种低介电聚酰亚胺薄膜及其制备方法
[0001]本专利技术涉及聚酰亚胺薄膜
，尤其涉及一种低介电聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
技术介绍
[0002]5G时代的到来，使得人们的生活更加信息化、智能化，各种电子电器设备便携化、轻量化趋势明显，运行效率也大大提升，人机交互体验更上一层楼。5G通讯具有信号传输超高速、超低延迟、与多用户连接等特征，这些特征也使得电子电器内部金属连接线的电阻(R)和绝缘介质层的电容(C)所产生的寄生效应也越专利技术显，进而造成信号传输延迟、串扰、功耗高等问题，限制了器件性能的发挥，影响用户体验。因此，降低层间绝缘材料的介电常数以确保高频、高速条件下，信号传输的准确性和实效性成为了当下5G时代对材料最基本最重要的性能要求。
[0003]聚酰亚胺(PI)是指主链上含有酰亚胺环(
‑
CO
‑
N
‑
CO
‑
)的一类聚合物，具有优异的耐热性能、机械性能、电气性能以及化学稳定性，已广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车医疗、电工电子等
[0004]聚酰亚胺薄膜在集成电路、微电子领域已经应用多年，是不可或缺的绝缘材料，然而这种传统的聚酰亚胺薄膜介电常数较大，为3.0
‑
3.5之间，限制其在5G通讯部件用高频基板材料上的应用。因此，往往需要对聚酰亚胺薄膜进行改性，以期降低其介电常数，更广泛应用于5G通讯领域。目前，降低聚酰亚胺薄膜介电常数主要有以下方法：1)引入含氟单体，氟原子电负性极强，通过吸电子诱导效应能够束缚电子，从而降低电子极化率，但是大体积的氟原子会影响反应活性，同时会降低薄膜的耐热性和机械性能；2)添加无机纳米粒子，将具有微孔结构的纳米粒子引入PI基体，可以有效降低薄膜的介电常数，但是无机粒子的加入一方面与PI基体相容性差，另一方面也可能会降低薄膜的机械性能；3)添加致孔剂，致孔剂可以在PI薄膜内部形成空气微孔，从而降低薄膜介电常数，但是致孔剂会存在致孔不均匀，降低薄膜力学性能等问题。
技术实现思路
[0005]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种低介电聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
[0006]本专利技术提出的一种低介电聚酰亚胺薄膜，由聚酰胺酸共聚物溶液流延成膜后，经过热亚胺化和双向拉伸得到；所述聚酰胺酸共聚物溶液是由下述原料在非质子强极性溶剂中经过聚合反应得到：二胺、二酐、含氨基的热不稳定聚合物纳米粒；
[0007]所述二胺包括70～100mol％的具有非共平面超扭曲结构的二胺单体、0～30mol％的其他二胺单体，所述具有非共平面超扭曲结构的二胺单体的结构式为式
Ⅰ‑
1～
Ⅰ‑
4所示的结构式中的一种；
[0008][0009]优选地，所述含氨基的热不稳定聚合物纳米粒的平均粒径为200～500nm。
[0010]优选地，所述含氨基的热不稳定聚合物纳米粒的组分为具有
Ⅱ‑
1～
Ⅱ‑
6所示结构式的聚合物中的至少一种：
[0011][0012]其中，所述具有
Ⅱ‑
1～
Ⅱ‑
6所示结构式的聚合物的相对分子质量为10000～20000g/mol。
[0013]优选地，所述二胺、二酐的摩尔比为1:(0.95～1.015)。
[0014]优选地，所述其他二胺单体为2,2
’‑
二(三氟甲基)
‑
(1,1
’‑
二苯基)
‑
4,4
’‑
二胺、4,4
‑
二氨基二苯基甲烷、4,4
‑
二氨基二苯基甲酮、双酚A型二醚二胺中的至少一种。
[0015]优选地，所述二酐为双酚A型二醚二酐、3,3
’
，4,4
’‑
联苯四甲酸二酐、3,3
’
，4,4
’‑
二苯甲酮四羧酸二酐、4,4
’‑
联苯醚四羧酸二酐、4,4
’‑
(六氟异丙烯)二酞酸酐、均苯四甲酸二酐中的至少一种。
[0016]优选地，所述含氨基的热不稳定聚合物纳米粒的质量占二胺、二酐质量之和的1～20％。
[0017]优选地，所述聚酰胺酸共聚物溶液的制备方法包括下述步骤：
[0018](1)、将二胺溶解于非质子强极性溶剂中，然后加入二酐，进行聚合反应，得到聚酰胺酸树脂溶液；
[0019](2)、将含氨基的热不稳定聚合物纳米粒加入所述聚酰胺酸树脂溶液中，分散均匀，然后进行聚合反应，得到聚酰胺酸共聚物溶液。
[0020]优选地，步骤(1)中，所述聚酰胺酸树脂溶液的黏度为50～120Pa
·
s。
[0021]优选地，步骤(2)中，所述聚酰胺酸共聚物溶液的黏度为80～120Pa
·
s。
[0022]优选地，步骤(1)中，反应温度为25～50℃，反应时间为4～6h。
[0023]优选地，步骤(2)中，反应温度为30～60℃，反应时间为2～5h。
[0024]优选地，S2中，分散均匀的具体方法为：于2500～3000r/min下搅拌分散2～3h。
[0025]一种所述的低介电聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括下述步骤：
[0026]S1、将聚酰胺酸共聚物溶液在支撑体上流延成膜，得到自支撑膜；
[0027]S2、将所述自支撑膜在100～450℃梯度升温的条件下进行热亚胺化，并进行纵向拉伸、横向拉伸，即得。
[0028]优选地，S1中，流延的温度为150～200℃，流延的速度为3～6m/min。
[0029]优选地，S2中，所述自支撑膜在100～450℃梯度升温的条件下进行热亚胺化的步骤为：依次于100～120℃下加热10～20s，于140～160℃下加热10～20s，于180～220℃下加热10～20s，于240～260℃下加热10～20s，于280～320℃下加热10～20s，于340～360℃下加热10～20s，于380～420℃下加热10～20s，于440～460℃下加热10～20s，即可。
[0030]优选地，S2中，纵向拉伸的倍率为1.0～1.15，横向拉伸的倍率为1.0～1.25。
[0031]本专利技术的有益效果如下：
[0032]本专利技术通过将二酐、具有非共平面超扭曲结构的二胺和含氨基的热不稳定聚合物纳米粒进行聚合反应，得到聚酰胺酸共聚物溶液，在流延成膜后，经过热亚胺化和双向拉伸得到聚酰亚胺薄膜。本专利技术通过引入非共平面超扭曲结构二胺单体，可以有效破坏聚酰亚胺分子链的结构规整性，减少对称结构，从而有效降低分子链的堆积密度，增加分子间距，降低分子间作用力，体系的自由体积增大，宏观上体现出介电常数的降低；通过引入低分子量、热不稳定的高分子聚合物形成的纳米粒进行聚合反应，形成A
‑
B
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A型或接枝型聚酰胺本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低介电聚酰亚胺薄膜，其特征在于，由聚酰胺酸共聚物溶液流延成膜后，经过热亚胺化和双向拉伸得到；所述聚酰胺酸共聚物溶液是由下述原料在非质子强极性溶剂中经过聚合反应得到：二胺、二酐、含氨基的热不稳定聚合物纳米粒；所述二胺包括70～100mol％的具有非共平面超扭曲结构的二胺单体、0～30mol％的其他二胺单体，所述具有非共平面超扭曲结构的二胺单体的结构式为式
Ⅰ‑
1～
Ⅰ‑
4所示的结构式中的一种；2.根据权利要求1所述的低介电聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述含氨基的热不稳定聚合物纳米粒的平均粒径为200～500nm。3.根据权利要求1所述的低介电聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述含氨基的热不稳定聚合物纳米粒的组分为具有
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1～
Ⅱ‑
6所示结构式的聚合物中的至少一种：
其中，所述具有
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1～
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6所示结构式的聚合物的相对分子质量为10000～20000g/mol。4.根据权利要求1所述的低介电聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述二胺、二酐的摩尔比为1:(0.95～1.015)。5.根据权利要求1所述的低介电聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述其他二胺单体为2,2
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二(三氟甲基)
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(1,1
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二苯基)
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4,4
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二胺、4,4
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二氨基二苯基甲烷、4,4
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二氨基二苯基甲酮、双酚A型二醚二胺中的至少一种；所述二酐为双酚A型二醚二酐、3,3
’
，4,4
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联苯四甲酸二酐、3,3
’
，4,4
’‑
...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙善卫，潘成，胡程鹏，杨景红，梅亚平，
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：
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