[發明專利]一種低模量、高粘結能力的熱塑性聚酰亞胺組合物及其應用和制備方法

有效

• 申請號: 201711071069.3
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107916090B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 周慧;翁建東;童榮柏;李奇琳;周光大;林建華
• 申請（專利權）人: 浙江福斯特新材料研究院有限公司
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C08L79/08;C09J179/08;C09J109/00;C09J125/08;C09J109/06;B32B15/01;B32B15/20;B32B7/12;B32B7/08;B32B33/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種低模量、高粘結能力的熱塑性聚酰亞胺組合物，其由熱塑性聚酰亞胺和納米核殼聚合物組成，納米核殼聚合物為硬殼/軟核結構，粒徑大小為100?200nm，核與殼層的重量比為m(核):m(殼)＝80?60:20?40，在組合物中的重量百分比為1％?40％。納米核殼聚合物的添加，可以降低熱塑性聚酰亞胺組合物在玻璃化轉變溫度附近的模量，提高粘結能力，降低粘結時所需的溫度。本發明同時公開一種由熱塑性聚酰亞胺組合物制成的雙面撓性覆銅板，該雙面撓性覆銅板由兩層銅箔、兩層熱固性聚酰亞胺層、一層熱塑性聚酰亞胺組合物層組成。納米核殼聚合物的存在，提高了粘結強度，降低了熱壓合溫度，節省生產成本。

技術領域

本發明涉及熱塑性聚酰亞胺(TPI)膠粘劑技術領域，具體涉及一種低模量、高粘結能力的熱塑性聚酰亞胺組合物及其在雙面撓性覆銅板中的應用。本發明的熱塑性聚酰亞胺組合物及相應的雙面撓性覆銅板，適用于高頻傳輸用撓性印刷電路板、半導體元件的粘結劑、層間絕緣膜與粘結層、各類撓性線路板產品中。

背景技術

熱塑性聚酰亞胺(TPI)膠粘劑，是高性能工程材料聚酰亞胺的一種；因其固有的耐熱性能、耐熱氧化性能、化學穩定性及優異的力學性能，應用廣泛。一般其玻璃化轉變溫度(Tg)在300℃以下，因此當其被加熱到Tg點以上或是300℃以上時，其具有高溫粘結性能。在高溫下，TPI膠粘劑具有良好的力學性能、介電性能和耐輻射性能等，解決了其它有機膠粘劑在高溫下使用壽命的難題，已經成功地廣泛應用于航空航天、精密電子機械等高科技領域。

按照粘合機理，聚合物和金屬或其它基板材料之間的粘合機制，包括以下幾種類型：(a)機械鎖扣。粘合劑滲入基板表面缺陷，在界面建立錨定效應和扣鎖效應，通過增加接觸面積來保證粘結強度。(b)表面濕潤和吸附。表面原子和分子之間形成范德華力，使得接觸界面達到粘結效果。這種機理下，當界面間出現空洞、缺陷時，便會降低粘結強度。(c)靜電作用。界面間的電子傳遞，造成接觸的兩個界面具有不同電性質，產生靜電吸引力，形成粘結。(d)化學鍵合。粘合劑和基材之間形成共價鍵或離子鍵，產生粘結力。化學鍵合作用，是四種機理中最強的粘結力形成方式。

按照以上機理，TPI膠粘劑和金屬或其它基板材料之間的粘合，最重要的是：在玻璃化轉變溫度以上，TPI膠粘劑分子鏈段出現自由運動，TPI膠粘劑與基材兩個界面之間產生充分接觸。但是，普通的熱塑性聚酰亞胺(TPI)膠粘劑，在溫度達到Tg點或是稍微超過Tg點時，模量還是保持在較高的水平，分子鏈段的自由運動能力還是很差。常用的TPI膠粘劑，其Tg點在220-280℃的范圍(更低的Tg點將造成耐熱性降低，不適合高溫的使用環境)，一般需要超出60-100度以上的溫度，TPI膠粘劑分子鏈段才實現自由運動，與基板形成良好熱粘結。

如何在Tg點附近的溫度下，降低TPI膠粘劑的模量，以提高其粘結能力，已成為TPI膠粘劑的發展關鍵因素。

目前，TPI膠粘劑廣泛應用在了雙面撓性覆銅板產品中。雙面撓性覆銅板是撓性印刷電路板的基材，其生產路線有多種，但都無法避免地需要采用熱塑性聚酰亞胺(TPI)，如：(1)在具有TPI-PI(非熱塑性聚酰亞胺)-TPI結構的聚酰亞胺復合膜兩側，分別覆蓋一層銅箔，然后進行加熱層壓；(2)在銅箔上依次涂布TPI、PI、TPI，然后在上層TPI表面上覆蓋一層銅箔，然后進行加熱層壓；(3)在銅箔上依次涂布PI、TPI，形成可壓合的基板；然后將兩塊基板對稱放置，使兩塊基板上的TPI相互接觸，然后進行加熱層壓。在這3種生產路線中，加熱層壓的溫度必須達到熱塑性聚酰亞胺的玻璃化轉變溫度以上，且一般需要超出60-100度以上的溫度，才能實現加熱層壓。專利CN 102774077 B、CN 102848642 B中，制備雙面撓性覆銅板時，熱塑性聚酰亞胺的玻璃化轉變溫度為260-280℃，而采用的熱壓合溫度為350℃，才實現了TPI膠粘劑與銅箔之間的良好粘接。