聚酰亚胺纳米纤维复合膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种聚酰亚胺纳米纤维复合膜由上聚酰亚胺膜层，下聚酰亚胺膜层与中间聚酰胺酸纳米纤维膜层构成的三明治结构，相对于普通的膜，三明治结构的材料除了具有聚酰亚胺膜的优异电气特性外，还具有低介电常数和良好的热稳定性，不影响后续的工艺流程，可用于柔性印刷电路或其它的电器元件；同时，由于其具有低介电常数的特性，从而为进一步提供电气元件的密度，减小布线间距提供了可能。另外，本发明专利技术还提供了一种聚酰亚胺纳米纤维复合膜的制备方法和应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种聚酰亚胺纳米纤维复合膜由上聚酰亚胺膜层，下聚酰亚胺膜层与中间聚酰胺酸纳米纤维膜层构成的三明治结构，相对于普通的膜，三明治结构的材料除了具有聚酰亚胺膜的优异电气特性外，还具有低介电常数和良好的热稳定性，不影响后续的工艺流程，可用于柔性印刷电路或其它的电器元件；同时，由于其具有低介电常数的特性，从而为进一步提供电气元件的密度，减小布线间距提供了可能。另外，本专利技术还提供了一种聚酰亚胺纳米纤维复合膜的制备方法和应用。【专利说明】聚酰亚胺纳米纤维复合膜及其制备方法和应用 【
】 本专利技术涉及聚合物介电材料
，尤其涉及一种聚酰亚胺纳米纤维复合膜及其制备方法和应用。【
技术介绍
】随着电子、微电子工业的不断发展，大规模集成电路制备技术进入IOOnm以下，电子、电器设备及其元件的尺寸越来越小、功率越来越大，导致器件密度和连线密度增加、线宽减小，使得阻容耦合增大、信号或能量传输延时、线路损耗以及不同线路间信号或能量的干扰噪声增大，电阻-电容延迟(RC delay)所带来的速度和能量损失大大抵消了制备工艺进步导致的大规模集成电路性能的提高，通过电路结构的优化设计已经难以很好地解决这一问题。特别是对于移动通信领域，随着通讯工具的性能和集成度不断提高，柔性印刷电路板的电阻-电容延迟已经成为制约其发展的主要因素之一。为解决上述问题，缩短导体线路间信号与能量的循环时间，减少传输滞后、线路间的交叉干扰和电容耦合，满足信号传递的高速型，提高设备元件的功能，制造出容量更大、集成度更高的设备或元件，不仅对介电材料的耐热性、强度、耐腐蚀性和绝缘性等提出更高的要求外，更重要的是，进一步降低层间介电材料的介电常数，使材料的介电常数小于3、或者更低。聚合物材料的介电常数通常在3-8之间，综合性能优良，其中聚酰亚胺是一类具有良好的耐热性能、电性能和机械性能，成为取代二氧化硅而作为电子电器用介电材料的潜在材料得到广泛的研究。然而，一般聚酰亚胺的介电常数在3.0-3.4左右，虽然这已经低于二氧化硅的介电常数，但还是远远不能满足μ m器件所需要的介电常数值。因此，制备出具有更低介电常数的聚酰亚胺材料已经成为低介电常数材料的主要发展方向。现有的低介电常数聚酰亚胺多孔膜材料的制备方法主要有:(I)热分解不稳定链段法:采用共聚或接枝的方法使热不稳定链段与聚酰亚胺形成共聚物，通过加热使热不稳定链段分解，在聚酰亚胺基体中留下孔洞形成孔隙；(2)自身反应产生泡孔法:通过聚酰亚胺前体发生酰亚胺化反应产生的小分子物质(如H2O或R0H)发泡形成孔隙；(3)模板成孔法:采用溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/纳米二氧化硅符合薄膜，将符合薄膜在刻蚀液中浸泡，经洗涤和干燥，得到聚酰亚胺纳米孔薄膜；(4)超临界二氧化碳法:在聚酰亚胺前体溶液中加入聚合物分散剂，制成聚酰亚胺前体薄膜；将此薄膜浸入到超临界二氧化碳中萃取聚合物分散剂，经过减压、热酰亚胺化，得到聚酰亚胺多孔薄膜；或者将可溶性聚酰亚胺薄膜在超临界二氧化碳中高温高压下溶胀，降温减压后得到聚酰亚胺多孔膜。但是，上述方法都各自存在着一些问题，如原料制备成本高，空气孔的形状、尺寸、孔隙率调控比较困难；超临界二氧化碳法制备的可溶性聚酰亚胺多孔膜的介电常数能降至1.77，但是可溶性聚酰亚胺合成方法复杂、价格昂贵，不适合规模化应用。【
技术实现思路
】本专利技术的目的在于提供一种聚酰亚胺纳米纤维复合膜，该聚酰亚胺纳米纤维复合膜介电常数低、热稳定性好。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案:一种聚酰亚胺纳米纤维复合膜，由上聚酰亚胺膜层，下聚酰亚胺膜层与中间聚酰胺酸纳米纤维膜层构成的三明治结构。在一些实施例中，所述上聚酰亚胺膜层和所述下聚酰亚胺膜层的厚度在5-100 μ m之间，所述中间聚酰胺酸纳米纤维膜层的厚度在10-100 μ m之间。在一些实施例中，所述聚酰亚胺纳米纤维复合膜的孔隙率在70-80%之间。在一些实施例中，所述聚酰亚胺纳米纤维复合膜的介电常数小于2。另外本专利技术还提供了一种聚酰亚胺纳米纤维复合膜的制备方法，包括下述步骤:制备所述聚酰亚胺膜；以所述聚酰亚胺膜为基底，采用静电纺丝技术制备所述聚酰胺酸纳米纤维膜；选取所述聚酰胺酸纳米纤维膜复合以形成聚酰亚胺纳米纤维复合膜，所述聚酰亚胺纳米纤维复合膜由上聚酰亚胺膜层，下聚酰亚胺膜层与中间聚酰胺酸纳米纤维膜层构成的三明治结构。在一些实施例中，，制备所述聚酰亚胺膜，包括下述步骤:提供一聚酰胺酸溶液；将所述聚酰胺酸溶液于室温真空环境中脱泡得到含有聚酰亚胺的制膜液和含有聚酰胺酸的静电纺丝液，所述制膜液中聚酰亚胺的浓度为10-30wt%，所述静电纺丝液中聚酰胺酸的浓度为10-15wt% ；提供一基体，其中，所述基体为经过PEO处理的玻璃板或镜面不锈钢板；将所述制膜液涂覆在所述基体上，并形成液膜，其中，所述液膜的厚度为50-500 μ m ；将上述带有液膜的基体热处理后在所述基体上形成聚酰亚胺膜，其中，所述聚酰亚胺膜的厚度为5-25μπι;从所述基体上分离得到所述聚酰亚胺膜。在一些实施例中，所述静电纺丝的工艺条件为:纺丝液温度为10_30°C，环境温度为5-45°C，相对湿度为20-60%，纺丝电压为5000-30000V，喷丝头到接收板的距离为8-20cm，料筒挤出量为25-80 μ L/min，静电纺聚酰胺酸纳米纤维膜的厚度为5_50 μ m。在一些实施例中，选取所述聚酰胺酸纳米纤维膜复合以形成聚酰亚胺纳米纤维复合膜，具体为:选取两块以聚酰亚胺膜为基底的聚酰胺酸纳米纤维膜，将两块所述聚酰胺酸纳米纤维膜按聚酰胺酸纳米纤维膜相对应的方式热压复合形成所述聚酰亚胺纳米纤维复合膜，其中，热压温度为200-300°C。在一些实施例中，在完成选取所述聚酰胺酸纳米纤维膜复合以形成聚酰亚胺纳米纤维复合膜的步骤后还包括将所述聚酰亚胺纳米纤维复合膜进行热处理得到亚胺化后的聚酰亚胺纳米纤维复合膜。在一些实施例中，所述上聚酰亚胺膜层和所述下聚酰亚胺膜层的厚度在5-100 μ m之间，所述中间聚酰胺酸纳米纤维膜层的厚度在10-100 μ m之间。在一些实施例中，其中，提供一聚酰胺酸溶液，包括下述步骤:将二酐单体和二胺单体按摩尔比1:1混合；在上述混合溶液中加入极性有机溶剂；将添加有极性有机溶剂的混合溶液，进行搅拌反应得到所述聚酰胺酸溶液。在一些实施例中，所述热处理的温度控制过程为在100°C下保温1-3小时后升温至200°C，再在200°C下保温1-3小时后升温至300°C，再在300°C下保温2_5小时。在一些实施例中，所述二酐单体为均苯四酸二酐或3，3，4，4-联苯四甲酸二酐，所述二胺单体为对苯二胺或4，4- 二氨基二苯醚。在一些实施例中，所述极性有机溶剂为N，N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的任意一种。另外，本专利技术还提供了一种聚酰亚胺纳米纤维复合膜在柔性印刷电路板中的应用。采用上述技术方案，本专利技术的有益效果在于:本专利技术提供的聚酰亚胺纳米纤维复合膜由上聚酰亚胺膜层，下聚酰亚胺膜层与中间聚酰胺酸纳米纤维膜层构成的三明治结构，相对于普通的膜，三明治结构的材料除了具有聚酰亚胺膜的优异电气特性外，还具有低介电常数和良好的热稳定性，不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀芳，李申初，方渡飞，张宇辉，李虎敏，赵炯心，沈曦，
申请(专利权)人：上海洁晟环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：