[發明專利]一種高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810601000.5
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108659533B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 翟磊;白蘭;范琳;何民輝;莫松
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C08J5/18;C08L79/08
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 馬東偉;龐許倩

1.一種高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜，其特征在于，所述聚酰亞胺的分子主鏈結構中含有線性剛性單元和極性酰胺基團；所述聚酰亞胺薄膜的制備原料包括芳香二酐和具有酰胺結構的二胺；所述聚酰亞胺薄膜經過固定、退火處理得到，所述退火處理包括如下步驟：250-300℃處理0.5-1小時，350-400℃處理10-30分鐘；

所述聚酰亞胺薄膜的耐熱溫度在400℃以上，在30-350℃范圍內的熱膨脹系數絕對值小于5ppm/℃；

所述聚酰亞胺具有如下所示的通式I：

通式I中，n為聚合物結構單元的數目，Ar為下述芳香結構中的一種：

R為如下所示的通式Ⅱ或通式Ⅲ中的一種：

通式II中，X為H、CH₃或OCH₃，Y為H、CH₃或OCH₃，且X和Y中至少有一個為H；

通式Ⅲ中，M的結構選自下述結構中的任意一種：

2.根據權利要求1所述的高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜，其特征在于，所述具有酰胺結構的二胺為芳香二胺，所述芳香二胺為N,N’-二(4-氨基苯基)-對苯二甲酰胺、N,N’-二(4-氨基-2-甲基苯基)-對苯二甲酰胺、N,N’-二(4-氨基-2-甲氧基苯基)-對苯二甲酰胺、N,N’-二(4-氨基-3-甲基苯基)-對苯二甲酰胺、N,N’-二(4-氨基-3-甲氧基苯基)-對苯二甲酰胺、N,N’-(1,4-亞苯基)-二(4-氨基苯甲酰胺)、N,N’-(1,1’-聯苯)-4,4’-二氨基苯甲酰胺、N,N’-3,3’-二甲基-(1,1’-聯苯)-4,4’-二氨基苯甲酰胺、N,N’-3,3’-二甲氧基-(1,1’-聯苯)-4,4’-二氨基苯甲酰胺、N,N’-2,2’-二甲基-(1,1-聯苯)-4,4’-二氨基苯甲酰胺和N,N’-2,2’-二甲氧基-(1,1’-聯苯)-4,4’-二取代氨基苯甲酰胺中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜，其特征在于，所述芳香二酐為1,2,4,5-均苯四甲酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐和3,3’,4,4’-二苯砜四酸二酐中的一種或多種。

4.一種高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜的制備方法，其特征在于，用于制備權利要求1至3任一項所述的高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜，所述制備方法包括以下步驟：

步驟1：在惰性氣體保護下，將芳香二胺溶解于有機溶劑，在-10～15℃的低溫下加入芳香二酐，得到聚酰胺酸均相溶液；

步驟2：將聚酰胺酸均相溶液涂覆于基板上，固化，剝離，干燥，得到待處理聚酰亞胺薄膜；

步驟3：將待處理聚酰亞胺薄膜平鋪于基板上，固定，進行退火處理，得到聚酰亞胺薄膜；

所述固化包括如下步驟：60-100℃固化1-2小時，180-250℃固化1-2小時，300-350℃固化0.5-1小時。

5.根據權利要求4所述的高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜的制備方法，其特征在于，所述退火處理包括如下步驟：250-300℃處理0.5-1小時，350-400℃處理10-30分鐘。

6.根據權利要求4所述的高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚酰胺酸均相溶液的固含量為10wt.％-30wt.％；所述芳香二胺與芳香二酐的摩爾比為(0.95-1.05):1。

7.根據權利要求4所述的高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜的制備方法，其特征在于，步驟3中，用來將待處理聚酰亞胺薄膜固定于基板上的裝置為能對薄膜施加拉伸應力的裝置。

8.根據權利要求4至7任一項所述的高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N,N’-二甲基乙酰胺、N,N’-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、環戊酮和γ-丁內酯中的一種或多種。

9.權利要求1至3任一項所述的高耐熱超低膨脹聚酰亞胺薄膜作為基板材料應用于電子、微電子、光學顯示或光通信領域。