低介电常数增强氧化石墨烯/聚酰亚胺复合膜的制备方法_2

文档序号:9837535阅读:来源:国知局
30] 匪P在使用前进行除水处理,具体方法为:加入适量P2〇5,密封,室温下放置12小时 后,减压蒸馏,得到无水NMP;此外01^、01^、01^0、1'册使用前加入适量无水0&(:12回流12小 时后,蒸馏提纯;〇DA、MPDA和TMTOA置于真空烘箱中,60 °C下真空干燥48小时;PMDA、BPDA和 BTDA置于真空烘箱中,140 °C下真空干燥48小时。
[0031] 玻璃片(120mmX100mmX3mm)采用去离子水清洗干净后置于80°C烘箱中干燥12小 时后备用。
[0032] 所用超支化聚酯(HBP)的制备方法:将O.OlOmol的1,2,6己三醇和0.030mol三乙胺 缚酸剂溶解于60mL丙酮中,再加入0.015mol戊二酰氯,在室温下持续反应3小时,过滤除去 固体杂质后,旋转蒸发除去溶剂,再用蒸馏水洗涤,然后在60°C烘箱中干燥8小时,即得到粘 稠状超支化聚酯(HBPhHBP的红外光谱图如图1,热失重曲线如图2。图1中1732CHT 1处出现了 酯基上羰基的伸缩振动峰,llSOcnf1处出现了酯基上碳氧单键的不对称伸缩振动峰,证明了 酯基的存在,而28500^ 1和29350^1处的两个峰分别对应于亚甲基的对称和不对称伸缩振 动。图2中可以看到在350°C前失重约20%,至450°C基本失重完成,残炭为5%,表明该超支 化聚酯热稳定性差,在复合膜热亚胺化过程中将发生部分分解。
[0033]所用氧化石墨的制备方法:冰浴条件下,向烧瓶中依次加入lg石墨片、6g高锰酸 钾、120mL质量百分浓度为98 %浓硫酸和13.3mL质量百分浓度为85 %磷酸的混合溶液,升温 至60°C反应8小时,然后将溶液倒入冰水中,加入5.5mL过氧化氢,离心处理,收集底部固体, 再用质量百分浓度为10%的盐酸溶液洗涤固体,再次离心处理,所得的黄褐色固体冻干后 即为氧化石墨。
[0034] 实施例1
[0035] (1)将0.20g超支化聚酯与0.10g氧化石墨分散于10g的NMP中,通过超声处理持续 1.5小时即得质量百分浓度为2.9%的超支化聚酯-氧化石墨烯(HBP-G0)溶液;
[0036] (2)在42%湿度、32°C、机械搅拌下,通入氮气,于50mL的三口瓶中加入0 · 0050mol 的0DA和12.0g的NMP,至0DA完全溶解后,再加入0.6468g质量百分浓度为2.9 %HBP-G0溶液, 再继续搅拌1小时,得到HBP-G0/0DA溶液;机械搅拌下,将0.0050mol的PMDA( 1,2,4,5-均苯 四甲酸二酐)分成等量的四份,每间隔25分钟加入到上述三口瓶中,至PMDA加入完毕后,继 续搅拌10小时,得到G0/PMDA-0DA型聚酰胺酸溶液;
[0037] (3)取10g上述制备的G0/PMDA-0DA型聚酰胺酸溶液均匀涂抹于洁净玻璃片上,然 后放置于真空干燥箱中在真空下消除气泡5小时;按设定程序升温即在70°C下保持2小时、 120 °C下保持1小时、150 °C下保持2小时、200 °C下保持1小时、350 °C下保持1小时进行热亚胺 化;处理完毕后冷却至室温,再放入去离子水中浸泡20分钟使薄膜脱落,然后将该薄膜置于 55°C烘箱中真空干燥12小时,得到低介电常数增强氧化石墨烯/PMDA-0DA型聚酰亚胺复合 膜,厚度为100μπι;该膜断面的扫描电镜照片如附图3,从图3可见断面出现凹陷结构,并出现 孔径大小为1.1~1.7μπι的孔洞,是由超支化聚酯在热亚胺化过程中分解所致,图3中并未发 现氧化石墨烯成片或堆积,表明氧化石墨烯在聚酰亚胺基体中分散均匀。
[0038] 实施例2
[0039] (1)将0.30g超支化聚酯与0.10g氧化石墨分散于14g DMS0中,通过超声处理持续 0.5小时即得质量百分浓度为2.8 %的HBP-G0溶液;
[0040] (2)在40%湿度、33°C、机械搅拌下,通入氮气,于50mL的三口瓶中加入0.0050mol 0DA和12g DMS0,至0DA完全溶解后,加入0.4646g质量百分浓度为2.8 % HBP - GO溶液,再继续 搅拌1小时,得到HBP-G0/0DA溶液;机械搅拌下,将0.0050mol PMDA分成等量的四份,每间隔 20分钟加入到上述三口瓶中,至PMDA加入完毕后,继续搅拌10小时,得到G0/PMDA-0DA型聚 酰胺酸溶液;
[0041] (3)取10g上述制备的G0/PMDA-0DA型聚酰胺酸溶液均匀涂抹于洁净玻璃片上,然 后放置于真空干燥箱中在真空下消除气泡4小时;按设定程序升温即在68°C下保持2.2小 时、122 °C下保持1.2小时、148 °C下保持1.8小时、198 °C下保持1.2小时、348 °C下保持1.2小 时进行热亚胺化;处理完毕后冷却至室温,再放入去离子水中浸泡15分钟使薄膜脱落,然后 将该薄膜置于57°C烘箱中真空干燥10.5小时,得到低介电常数增强氧化石墨烯^^^-00八 型聚酰亚胺复合膜,厚度为80μπι。
[0042] 实施例3
[0043] (1)将0.10g超支化聚酯与0.10g氧化石墨分散于6g THF中,通过超声处理持续2小 时即得质量百分浓度为3.2 %的HBP-G0溶液;
[0044] (2)在45%湿度、30°C、机械搅拌下,通入氮气,于50mL的三口瓶中加入0.0050mol 0DA和12g THF,至0DA完全溶解后,加入0.7782g质量百分浓度为3.2%HBP-G0溶液,再继续 搅拌1小时,得到HBP-GO/ODA溶液;机械搅拌下,将0.0050mol PMDA分成等量的四份,每间隔 25分钟加入到上述三口瓶中,至PMDA加入完毕后,继续搅拌10小时,得到G0/PMDA-0DA型聚 酰胺酸溶液;
[0045] (3)取10g上述制备的聚酰胺酸溶液均匀涂抹于洁净玻璃片上,然后放置于真空干 燥箱中在真空下消除气泡5小时;按设定程序升温即在72°C下保持1.8小时、118°C下保持 1.2小时、152 °C下保持1.8小时、202 °C下保持1.2小时、352 °C下保持1.2小时进行热亚胺化; 处理完毕后冷却至室温,再放入去离子水中浸泡25分钟使薄膜脱落,然后将该薄膜置于60 Γ烘箱中真空干燥10小时,得到低介电常数增强氧化石墨烯/PMDA-0DA型聚酰亚胺复合膜, 厚度为90μηι。
[0046] 实施例4
[0047] (1)将0.20g超支化聚酯与0.10g氧化石墨分散于10g DMF中,通过超声处理持续1 小时即得质量百分浓度为2.9%的HBP-G0溶液;
[0048] (2)在42%湿度、35°C、机械搅拌下,通入氮气,于50mL的三口瓶中加入0 · 0045mol MDA和12g DMF,至MDA完全溶解后,加入0.7550g质量百分浓度为2.9%HBP-G0溶液,再继续 搅拌1小时,得到HBP-G0/MDA溶液;机械搅拌下,将0.0050mol 0DPA分成等量的四份,每间隔 30分钟加入到上述三口瓶中,至0DPA加入完毕后,继续搅拌10小时,得到G0/0DPA-MDA型聚 酰胺酸溶液;
[0049] (3)取10g上述制备的G0/0DPA-MDA型聚酰胺酸溶液均匀涂抹于洁净玻璃片上,然 后放置于真空干燥箱中在真空下消除气泡5.5小时;按设定程序升温即在72°C下保持2.1小 时、120 °C下保持1.1小时、148 °C下保持1.8小时、202 °C下保持1.1小时、352 °C下保持1.2小 时进行热亚胺化;处理完毕后冷却至室温,再放入去离子水中浸泡30分钟使薄膜脱落,然后 将该薄膜置于62°C烘箱中真空干燥11小时,得到低介电常数增强氧化石墨烯/0DPA-MDA型 聚酰亚胺复合膜,厚度为100μπι。
[0050] 实施例5
[00511 (1)将0.20g超支化聚酯与0.10g氧化石墨分散于10g DMAc中,通过超声处理持续 1.5小时即得质量百分浓度为2.9%的HBP-G0溶液;
[0052] (2)在45%湿度、30°C、机械搅拌下,通入氮气,于50mL的三口瓶中加入0 · 0050mol TFDB和15g DMAc,至TFDB完全溶解后,加入0.9494g质量百分浓度为2.9 % HBP-G0溶液,再继 续搅拌1小时,得到ΗΒΡ-GO/TroB溶液;机械搅拌下,将0.0050mol BPDA分成等量的四份,每 间隔30分钟加入到上述三口瓶中,至BPDA加入完毕后,继续搅拌10小时,得到GO/BTOA-TFDB 型聚酰胺酸溶液;
[0053] (3)取10g上述制备的G0/BPDA-TFDB型聚酰胺酸溶液均匀涂抹于洁净玻璃片上,然 后放置于真空干燥箱中在真空下消除气泡6小时;按设定程序升温即在70°C下保持2.2小 时、122°C下保持1.2小时、152°C下保持2.1小时、201°C下保持1.1小时、352°C下保持1.1小 时进行热亚胺化;处理完毕后冷却至室温,再放
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