专利名称：一种低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，特别涉及一种低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜的制备方法。
背景技术：
计算机、移动通讯、网络等已逐渐渗透到社会和人们生活中的每一个角落，人类生活正稳步朝着高度信息化的方向发展，信息处理与信息通讯构成高度信息化科学技术领域发展中的两大技术支柱。以高水平的电子计算机为主体的信息处理技术追求信息处理的高速化、记忆容量的增大化和体积的小型化；以手机、卫星通讯及蓝牙技术等为代表的信息通讯技术追求多通道数、高性能化和多功能化，使得使用频率不断提高，进入高频甚至超高频领域。它们的发展促进了挠性印制电路板的发展。挠性印制电路以其独特的互连特性，近年来在电讯、计算机、汽车和电子等领域获得广泛应用。由于聚酰亚胺耐高温锡焊、高强度、高模量、阻燃等优良性能，因此成为挠性印制电路基板材料主要材料之一。据统计美国80%的挠性印制电路是采用聚酰亚胺作绝缘层。近年来电子设备的小型化趋势，带动了挠性印制电路技术向高密度方向发展。高密度意味着精细线路、微小孔和多层布线，这就要求基板材料具有高强度、高可靠性、低热膨胀性以及良好的加工工艺性。但目前通用聚酰亚胺存在一个制约其应用与发展的严重问题 聚酰亚胺具有相对较大的热膨胀系数。在经历制造与使用过程中的多次热循环后，这种膨胀系数之间的不匹配会导致产生内应力，当应力足够大时就会造成图形电路剥离或出现裂纹，以及焊点塑性变形乃至断裂等严重影响可靠性的缺陷。对于多层板而言，热膨胀系数的不匹配还会导致金属化孔的开裂。鉴于此，低热膨胀系数聚酰亚胺的研究与开发已成为高密度挠性印制电路板制造中亟待解决的一个重要课题。这对于开发新一代电路组装技术， 满足挠性印制电路向高密度方向发展的需求有着十分重要的意义。无机材料通常具有较高的耐热性、较高的模量以及较低的热膨胀系数，因此通过杂化与复合来制备低热膨胀系数聚酰亚胺是一条可行的技术路线。如通过向聚酰胺酸溶液中加入石墨、玻纤等填料来降低热膨胀系数，这是因为玻纤具有很高的强度和刚性、良好的尺寸稳定性及低的热膨胀系数。玻纤与高分子材料之间互穿混和有较强的粘附力。在纯P I中，分子热运动必须克服相邻链段间的内聚力等阻力，玻纤加入后，还需克服玻纤与高分子链的摩擦力，造成活化能的提高，分子运动更困难，热膨胀系数降低。无机填料除了玻纤、石墨以外还有氧化铝、云母、氧化硅等，都可以降低PI的热膨胀系数和耐热性，但由于这些填料的介电常数一般都在4.5以上，导致薄膜的介电常数提高，这不利于聚酰亚胺薄膜在高频下使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜的制备方法，通过向普通聚酰亚胺薄膜中引入低聚硅倍半氧烷，以提高聚酰亚胺薄膜的耐热性、尺寸稳定性，降低介电常数。具体的，本发明采取如下技术方案该方法包括如下步骤
1)将无水低聚硅倍半氧烷溶解于无水的非质子型溶剂中，两物质的重量比为将重量比为1-40 :100，再将10-30份等摩尔的芳族二胺和芳族二酐在5°C以下通氮气反应证，获得淡黄色黏稠状聚酰胺酸溶液；
2)将步骤1)所得的聚酰胺酸溶液在洁净的支撑体上流延成膜，在80°C真空干燥4h， 将膜从支撑体上取下，固定在铁架上；
3)将固定薄膜的铁架至于烘箱中，以1°C-30C /min速度升温至350°C，并在350°C保温 30min，然后以3°C -5°C /min升温到410°C，再冷却到室温即可制得低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜。所述的低聚硅倍半氧烷是以Si-O为骨架联成的笼状纳米粒子，其典型的分子式为(RSi01.5)n (n=8)，分子结构内部为Si8O12无机核，外围顶角分布有8个有机基团，其中有一个或多个为活性基团，活性基团的种类为胺基。所述的非质子型溶剂为NMP (N-甲基吡咯烷酮)、DMF (N, N- 二甲基甲酰胺)、DMAc (二甲基乙酰胺)中的一种或几种的组合物。芳族二胺为对苯二胺、4，4- 二胺基二苯醚。芳族二酐为3，3，4，4-联苯四羧酸二酐，优选3，3，4，4_均苯四甲酸二酐。高精密的电子设备要求聚酰亚胺薄膜在高温下保持尺寸稳定性，并具有较低的介电常数。通过向聚酰亚胺薄膜中加入低聚硅倍半氧烷，使聚酰亚胺薄膜在低于350°C时的热膨胀系数小于2X10_5，而且有较大的调控范围。此外，低聚硅倍半氧烷属于中空的笼状结构，加入后相当于引入了纳米级气泡，降低了介电常数。
具体实施例方式以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明不限于下述实施例。实施例1
在装备有温度计、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中盛入含有4g低聚硅倍半氧烷的无水N，N- 二甲基乙酰胺100g，然后加入15. 85g精制无水4，4- 二氨基二苯醚，通氮气搅拌溶解4.证。接着把精制好的3，3，4，4-均苯四甲酸二酐14. 15g在搅拌下逐渐加入四口瓶中，外部以5°C水循环冷却，添加完毕后维持反应5小时。将所得的聚酰胺酸溶液在洁净的玻璃板上流延成膜，在80°C真空干燥4h，将膜从玻璃板上取下，固定在铁架上。将固定薄膜的铁架至于烘箱中，以2°C /min速度升温至350°C，并在350°C保温30min，然后以5°C / min升温到410°C，再冷却到室温即可制得低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜。实施例2
在装备有温度计、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中盛入含有3g低聚硅倍半氧烷的将无水N-甲基吡咯烷酮100g，再加入10. 57g精制无水对苯二胺，通氮气搅拌溶解证。接着把精制好的3，3，4，4-均苯四甲酸二酐9. 43g在搅拌下逐渐加入四口瓶中，外部以5°C水循环冷却，添加完毕后维持反应5小时。后续步骤同实施例1。实施例3在装备有温度计、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中盛入含有40g低聚硅倍半氧烷的二甲基乙酰胺100g，再加入IOg精制无水对苯二胺，通氮气搅拌溶解5.证。接着把精制好的3，3,4, 4-均苯四甲酸二酐4. 71g在搅拌下逐渐加入四口瓶中，外部以5°C水循环冷却，添加完毕后维持反应5小时。后续步骤同实施例1。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。通过上述实施例可以看出本发明提出了一种低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜的制备方法，通过向普通聚酰亚胺薄膜中引入低聚硅倍半氧烷，以提高聚酰亚胺薄膜的耐热性、尺寸稳定性，降低介电常数。具体的，本发明采取如下技术方案该方法包括如下步骤
1)将无水低聚硅倍半氧烷溶解于无水的非质子型溶剂中，两物质的重量比为将重量比为1-40 :100，再将10-30份等摩尔的芳族二胺和芳族二酐在5°C以下通氮气反应证，获得淡黄色黏稠状聚酰胺酸溶液；
2)将步骤1)所得的聚酰胺酸溶液在洁净的支撑体上流延成膜，在80°C真空干燥4h， 将膜从支撑体上取下，固定在铁架上；
3)将固定薄膜的铁架至于烘箱中，以1°C-30C /min速度升温至350°C，并在350°C保温 30min，然后以3°C -5°C /min升温到410°C，再冷却到室温即可制得低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜。所述的低聚硅倍半氧烷是以Si-O为骨架联成的笼状纳米粒子，其典型的分子式为(RSi01.5)n (n=8)，分子结构内部为Si8O12无机核，外围顶角分布有8个有机基团，其中有一个或多个为活性基团，活性基团的种类为胺基。所述的非质子型溶剂为NMP (N-甲基吡咯烷酮)、DMF (N, N- 二甲基甲酰胺)、DMAc (二甲基乙酰胺)中的一种或几种的组合物。芳族二胺为对苯二胺、4，4- 二胺基二苯醚。芳族二酐为3，3，4，4-联苯四羧酸二酐，优选3，3，4，4_均苯四甲酸二酐。高精密的电子设备要求聚酰亚胺薄膜在高温下保持尺寸稳定性，并具有较低的介电常数。通过向聚酰亚胺薄膜中加入低聚硅倍半氧烷，使聚酰亚胺薄膜在低于350°C时的热膨胀系数小于2X10_5，而且有较大的调控范围。此外，低聚硅倍半氧烷属于中空的笼状结构，加入后相当于引入了纳米级气泡，降低了介电常数。
权利要求
1.一种低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤1)将无水低聚硅倍半氧烷溶解于无水的非质子型溶剂中，两物质的重量比为1-40: 100，再将10-30份等摩尔的芳族二胺和芳族二酐在5°C以下通氮气反应，获得淡黄色黏稠状聚酰胺酸溶液；2)将步骤1)所得的聚酰胺酸溶液在洁净的支撑体上流延成膜，在80°C真空干燥4h， 将膜从支撑体上取下，固定在铁架上；3)将固定薄膜的铁架至于烘箱中，以1°C-30C /min速度升温至350°C，并在350°C保温 30min，然后以3°C -5°C /min升温到410°C，再冷却到室温即可制得低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于所述的低聚硅倍半氧烷是以Si-O为骨架联成的笼状纳米粒子，其典型的分子式为 (RSi01.5)n (n=8)，分子结构内部为Si8O12无机核，外围顶角分布有8个有机基团，其中有一个或多个为活性基团，活性基团的种类为胺基。
3.根据权利要求1所述的一种低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于所述的非质子型溶剂为NMP (N-甲基吡咯烷酮)、DMF (N，N-二甲基甲酰胺)、DMAc (二甲基乙酰胺)中的一种或几种的组合物。
4.根据权利要求1所述的一种低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于所述的芳族二胺为对苯二胺或4，4- 二胺基二苯醚。
5.根据权利要求1所述的一种低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征所述的芳族二酐为3，3，4，4-联苯四羧酸二酐。
6.根据权利要求5所述的一种低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征所述的3，3，4，4-联苯四羧酸二酐为3，3，4，4-均苯四甲酸二酐。
全文摘要
本发明公开了一种低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜的制备方法，将无水低聚硅倍半氧烷溶解于无水的非质子型溶剂中，两物质的重量比为1-40100，再将10-30份等摩尔的芳族二胺和芳族二酐在5℃以下通氮气反应10h，获得淡黄色黏稠状聚酰胺酸溶液在洁净的支撑体上流延成膜,在80℃真空干燥4h，将膜从支撑体上取下，固定在铁架上，将固定薄膜的铁架至于烘箱中，以1℃-3℃/min速度升温至350℃，并在350℃保温30min，然后以3℃-5℃/min升温到410℃，再冷却到室温即可制得低聚硅倍半氧烷改性聚酰亚胺薄膜。该薄膜具有较高的耐热性、尺寸稳定性和较低的介电常数。
文档编号C08L79/08GK102504304SQ201110432458
公开日2012年6月20日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者姜其斌, 李鸿岩, 王楷, 费明 申请人:株洲时代新材料科技股份有限公司