[發(fā)明專(zhuān)利]一種高模量低熱膨脹系數(shù)聚酰亞胺多層復(fù)合膜及其制備方法和用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811386630.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111286053B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉琛陽(yáng);陳文娟;張寶慶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C08J5/18
• 分類(lèi)號(hào): C08J5/18;C08L79/08;C08K7/06;C08G73/10
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;謝怡婷

本發(fā)明提供一種高模量低熱膨脹系數(shù)聚酰亞胺多層復(fù)合膜及其制備方法和用途，所述多層復(fù)合膜包括(1)聚酰亞胺層a，(2)聚酰亞胺層b或聚酰亞胺層c，(3)聚酰亞胺層a’；所述聚酰亞胺層a、聚酰亞胺層b或聚酰亞胺層c、和聚酰亞胺層a’依次相連形成多層復(fù)合膜結(jié)構(gòu)；所述聚酰亞胺層a和聚酰亞胺層a’的柔韌性較好，其作為外包層可以增加所述聚酰亞胺多層復(fù)合膜的柔韌性，為制備高模量、低熱膨脹系數(shù)的多層復(fù)合膜提供重要保障。所得聚酰亞胺復(fù)合膜各層之間表現(xiàn)出良好的協(xié)同作用，具有高模量、低熱膨脹系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。使用本專(zhuān)利方法制備的復(fù)合膜可以很好地滿足柔性封裝應(yīng)用對(duì)聚酰亞胺材料的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高性能聚合物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種性能可調(diào)的高模量低熱膨脹系數(shù)聚酰亞胺多層復(fù)合膜及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

聚酰亞胺膜是一種非常重要的膜材料，具有非常好的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能及電學(xué)性能，自60年代起便被廣泛應(yīng)用在空間、微電子、新能源等領(lǐng)域。作為柔性印刷電路板基底的聚酰亞胺膜，還具有較低的線性熱膨脹系數(shù)(CTE)，與金屬基板的CTE相匹配，從而避免在熱處理過(guò)程及降溫過(guò)程中由于CTE相差太多造成薄膜發(fā)生卷曲，斷裂，剝離等問(wèn)題。而常見(jiàn)的聚酰亞胺膜的CTE(Kapton膜約為45ppm/K)通常遠(yuǎn)高于金屬基板的CTE(銅箔約為17ppm/K)。聚酰亞胺的CTE與分子鏈的剛性有很大的相關(guān)性，通常分子鏈的剛性越高，膜的模量越高，而CTE越低。降低聚酰亞胺膜CTE的方法包括：通過(guò)分子設(shè)計(jì)合成具有較高剛性的分子，降低CTE；摻雜(接枝，共混)一些降低CTE的物質(zhì)，如碳納米管，碳纖維等；將現(xiàn)有的具有不同CTE的體系進(jìn)行共混達(dá)到調(diào)節(jié)CTE的目的。其中，共混方法由于具有工藝簡(jiǎn)單、便于加工，同時(shí)可以發(fā)揮不同體系協(xié)同作用的優(yōu)點(diǎn)，成為最常用的方法。

通過(guò)共混調(diào)節(jié)熱膨脹系數(shù)，可以直接將不同體系的聚酰胺酸溶液共混后酰亞胺化，例如：將低CTE的均苯四甲酸二酐/對(duì)苯二胺(PMDA/PDA)與2,3,3’,4’-聯(lián)苯四甲酸二酐/對(duì)苯二胺(a-BPDA/PDA)聚酰胺酸溶液共混，酰胺化后具有較強(qiáng)柔韌性的a-BPDA/PDA體系能夠使不能單獨(dú)成膜的PMDA/PDA成膜，同時(shí)又可以維持PMDA/PDA體系的超低CTE。當(dāng)a-BPDA/PDA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％時(shí)，復(fù)合膜的CTE為10ppm/K，斷裂伸長(zhǎng)率約為16％(Sensui N,Ishii J,Takata A,Oami Y,Hasegawa M,Yokota R.High Performance Polymer,2009,21,709)。但是此種方法也有一定的局限性，如：由于溶液黏度高造成共混難度增大，以及選擇體系時(shí)相容性不好可能會(huì)造成相分離而影響最終薄膜的性能。除此之外，碳纖維與聚合物復(fù)合盡管可以顯著降低復(fù)合膜的熱膨脹系數(shù)，但是復(fù)合膜的韌性會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重下降。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種性能可調(diào)的高模量低熱膨脹系數(shù)聚酰亞胺多層復(fù)合膜及其制備方法和用途，所述聚酰亞胺多層復(fù)合膜具有高模量和低CTE，所述方法可以克服簡(jiǎn)單溶液共混及與碳纖維復(fù)合帶來(lái)的困難，并且可以拓寬體系的選擇范圍。

本發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種高模量、低熱膨脹系數(shù)的聚酰亞胺多層復(fù)合膜，所述多層復(fù)合膜包括(1)聚酰亞胺層a，(2)聚酰亞胺層b或聚酰亞胺層c，(3)聚酰亞胺層a’；

所述聚酰亞胺層a、聚酰亞胺層b或聚酰亞胺層c、和聚酰亞胺層a’依次相連形成多層復(fù)合膜結(jié)構(gòu)；

其中，所述聚酰亞胺層a和聚酰亞胺層a’相同或不同，均是以四羧酸二酐單體和除對(duì)苯二胺以外的二胺單體為原料，經(jīng)熱處理成膜制備得到的；所述聚酰亞胺層b是以均苯四甲酸二酐和對(duì)苯二胺為原料，經(jīng)熱處理成膜制備得到的；所述聚酰亞胺層c是以四羧酸二酐單體、除對(duì)苯二胺以外的二胺單體和短切碳纖維為原料，經(jīng)熱處理成膜制備得到的。