[發明專利]一種可溶性氟化聚酰亞胺材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201110341115.3
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102504255A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 周鈺明;方成;何曼;梅震宇;卜小海;崔一平;張彤
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種可溶性氟化聚酰亞胺材料及其制備方法，屬于光電器件中聚合物材料的制備范疇。?

背景技術

隨著光通信及全光網的迅速發展，基于光波導器件的光器件，如光分離器、光合波器、光開關、光調制器等也已經得到了基本的設計與發展。然而在所需的材料領域中卻沒有完全的勝者。以玻璃、LiNbO₃、III-V族半導體材料(GaAs或InP)、Si基為代表的無機波導由于其價格昂貴、加工工藝復雜等缺點使其在下一代光網絡的應用中受到限制。聚合物材料則由于在特殊功能研究和薄膜制備工藝方法上取得了巨大的進步，已經在光通信領域獲得了極其廣泛的應用。究其原因由于聚合物具有以下優點：(1)可以通過簡單的旋涂技術實現大面積、低成本的制備波導器件，同時制作工藝簡單，并與傳統的半導體工藝相容。(2)聚合物可旋涂在不同的基底材料，有利于與其他光電子器件的集成。(3)可以通過控制聚合物的濃度與旋涂速度，可得到厚度均勻的薄膜。(4)聚合物材料種類繁多，并且可以通過分子設計來合成具有預期效果的聚合物，如優良的溶解性、機械性能等。(5)使用聚合物制作波導的技術快捷簡便，可以利用直接光刻、軟光刻等成熟技術來實現。用聚合物制作光波導膜層始于二十世紀七十年代，目前，用于光波導的聚合物材料主要聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、環氧樹脂等。然而大多數傳統聚合物又因其熱穩定性低，通訊波段處的吸收損耗大以及其工作波長與石英光纖的匹配性不佳，大大制約了其在光學器件上的應用。研究表明通過用F原子取代聚合物中的H原子不僅可以提高聚合物的熱穩定性、降低其吸收損耗，還可以解決其工作波長不匹配的問題。因此氟化聚合物便開始進入科技工作者們的視野。其中氟化聚酰亞胺又因其不僅具備傳統聚酰亞胺材料耐高溫、耐腐蝕、機械性能優良等性質，還具有優異溶解性能、低介電常數、低吸水率、低熱膨脹系數等特性而備受關注。特別是將CF₃基團引入聚酰亞胺分子鏈中后，聚合物分子的共平面性和傳荷結構得到破壞，整個材料的顏色將變淺，透明性將增強。另外，它的折射率可由單體的配比精確調節，制作器件的幾何參數易于控制，有利于各種波導器件的設計和制作。CN1569995公開了一種生產具有突出的耐熱性、耐化學藥品性、防水性、絕緣性、電性能和光學性能的含氟聚酰亞胺膜的方法和適用于該方法的旋轉涂布機，CN1550801公開了具有高耐熱性、高透明度、低損耗的聚酰亞胺光導材料，然而這些專利涉及的含氟聚酰亞胺材料的制備以兩單體聚合物為主，很少涉及?三單體含氟聚酰亞胺的制備。三單體聚合可以有效調節聚合物的分子量和分子量分布，降低聚合物的規整結構，進一步有效調變含氟聚酰亞胺材料的溶解性能、成膜性能、耐熱性能、折射率等，尤其可以提高材料的機械加工性能，進而制得綜合性能更加優異的光波導用含氟聚酰亞胺材料。?

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種可溶性氟化聚酰亞胺材料及其制備方法，該材料溶解性好、易加工、機械性能和成膜性能好，具有較高的耐熱穩定性、低光學損耗、低吸濕率，材料進行光刻、刻蝕后可制成聚合物光波導。?

技術方案：本發明的可溶性氟化聚酰亞胺材料由三單體縮合共聚得到；其中，第一種為：由兩個二酐單體與一個含醚鍵二胺單體進行縮合共聚而得，兩個二酐單體的總摩爾數與一個含醚鍵二胺單體的摩爾數之比為1∶1，兩個二酐單體的摩爾比為1∶1～1∶10；?

第二種為：由一個不含醚鍵二胺單體、一個不含醚鍵二胺單體、一個二酐單體進行縮合共聚而得，含醚鍵二胺單體和不含醚鍵二胺單體的總摩爾數與二酐單體的摩爾數之比為1∶1，含醚鍵二胺單體與不含醚鍵二胺單體的摩爾比為1∶1～1∶10，其結構通式為：?

其中，含醚鍵二胺單體為：?

中的一種；?

不含醚鍵二胺單體為：?

中的一種；?

二酐單體為：?

中的一種；?

m，n為聚合度，m為1～1000，n為1～1000。?

本發明的可溶性氟化聚酰亞胺材料的制備方法為：?