[發明專利]一種低熱膨脹系數聚酰亞胺的熱處理工藝

在審

• 申請號: 201910539512.8
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110372896A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 李穎;李璐;李科;柏東宇;程江
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/08;C08G73/10
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 郭桂峰

本發明公開了一種低熱膨脹系數聚酰亞胺的高溫熱處理工藝，經過樹脂合成、旋涂、亞胺化處理等過程，最后成膜。本發明選用3,3’,4,4’?聯苯四甲酸二酐、2?(4?氨基苯基)?6?氨基苯并咪唑、2?(4?氨基苯基)?6?氨基苯并噁唑為單體共聚制備聚酰亞胺基體，從而提高了聚酰亞胺薄膜的強度、剛性和尺寸穩定性；通過調控后續熱處理過程中溫度及真空度等條件，制得了一種低熱膨脹系數的聚酰亞胺材料。本發明提供的聚酰亞胺薄膜的制備工藝，工藝過程簡單、制備過程容易控制。

技術領域

本發明涉及一種低熱膨脹系數聚酰亞胺薄膜的制備工藝

背景技術

聚酰亞胺(PI)是一類高強度、高模量、高耐熱和低介電常數的特種工程材料。目前廣泛應用于航空航天、膜分離和微電子等領域。特別是在微電子領域，聚酰亞胺用作撓性印制電路的絕緣基膜材料。在這些微電子器件中，聚酰亞胺通常要與其他基底材料(如銅、玻璃或硅片等無機材料)結合在一起，因此聚酰亞胺薄膜的熱膨脹系數(CTE)需要接近于基底材料。與這些無機材料相比，聚酰亞胺的熱膨脹系數(CTE)要大得多。普通聚酰亞胺薄膜，如Kapton的熱膨脹系數為(30—50)×10-6K-1，Upilex—R的熱膨脹系數為 (20—30)×10-6K-1，而銅的熱膨脹系數為(17-18)×10-6K-1，硅片CTE僅為(2-5)×10-6K-1。由于這些材料的熱膨脹系數各不相同，在經歷冷熱作用時，特別是在聚酰亞胺前體的高溫熱亞胺化(300-400)℃過程中，這種層狀復合材料將會發生卷曲甚至剝離。熱膨脹系數是進行材料結構設計的關鍵參數，直接關系到材料的使用和安全性。

現有技術中，降低聚酰亞胺材料熱膨脹系數的主要方法有在分子結構中引入剛性結構單元，在聚酰亞胺中加入低膨脹系數的無機粒子進行共混制成復合薄膜。雖然這兩種改性方法都有一定的效果，但是降低的幅度都不是很大，效果不是很理想，且添加剛性無機納米填料制得的聚酰亞胺薄膜，強度低、剛性差、尺寸穩定性不好，工藝過程復雜、制備過程不易控制。

本發明提供一種低介電常數聚酰亞胺薄膜及其制備方法，旨在簡化聚酰亞胺薄膜制備過程。

發明內容

為了克服上述現有技術中存在的不足之處，本發明提供低熱膨脹系數聚酰亞胺薄膜的熱處理工藝，具體方案如下：一種低熱膨脹系數聚酰亞胺的熱處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：

(1)樹脂合成：在25℃的條件下，將2-(4-氨基苯基)-6-氨基苯并咪唑、 2-(4-氨基苯基)-5-氨基-苯并噁唑和3,3’,4,4’-聯苯四甲酸二酐按照摩爾比為0.3：0.7：1的比例先后加入到N，N-二甲基甲酰胺DMF溶劑中進行縮聚反應，得到聚酰胺酸溶液；(2)旋涂成膜：將步驟(1)所得的聚酰胺酸溶液均勻旋涂到玻璃板上制成聚酰胺酸固體膜；(3)高溫熱處理：將步驟(2) 所得涂覆有聚酰胺酸的玻璃板置于80℃的干燥箱中0.5小時，升溫至150℃，干燥0.5小時，升溫至200℃，干燥0.5小時，升溫至300℃，干燥1小時，完全轉變為聚酰亞胺，再升溫至360-450℃，真空度為0.05-0.09MPa下，保溫1小時，待溫度降至25℃后取出玻璃板，將其置于去離子水中脫模，然后將薄膜置于100℃干燥箱中干燥除水，得到聚酰亞胺薄膜成品。

優選的，其特征在于，在步驟(1)中，所述芳香二胺為2-(4-氨基苯基)-6- 氨基苯并咪唑與2-(4-氨基苯基)-5-氨基-苯并噁唑。

優選的，其特征在于，在步驟(1)中，所述二酐是3,3’,4,4’-聯苯四甲酸二酐。

優選的，其特征在于，在步驟(1)中，所述N，N-二甲基甲酰胺溶液的質量分數為15％～20％。

與現有技術相比，本發明工藝過程簡單、制備過程容易控制；直接選用剛性的2-(4-氨基苯基)-6-氨基苯并咪唑、2-(4-氨基苯基)-5-氨基-苯并噁唑和 3,3’,4,4’-聯苯四甲酸二酐單體，采用共聚的方法制備聚酰亞胺基體，從而獲得較低熱膨脹系數的聚酰亞胺膜，通過后續獨特的高溫熱處理工藝，使聚酰亞胺膜的熱膨脹系數進一步降低。