[發明專利]一種核殼型低介電阻燃聚酰亞胺基纖維材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110591606.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113337923B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 周鈺明;徐健行;鮑杰華;卜小海;張一衛;孫伯旺;王明亮
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: D01F8/16
• 分類號: D01F8/16;C08G81/00;D01D5/00;D01D5/34;D01D10/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 方亞曼

本發明公開了一種核殼型低介電阻燃聚酰亞胺基纖維材料及其制備方法，先使用磷酸酯基化合物、對稱型芳香醛化合物與氨基聚倍半硅氧烷進行Kabachnik?Fields反應制得磷酸酯基氨基聚倍半硅氧烷，再芳香二胺和芳香二酐酰胺反應制得聚酰胺酸，由磷酸酯基氨基聚倍半硅氧烷與聚酰胺酸酰胺反應制得改性聚酰胺酸，再用同軸靜電紡絲法將微量注射泵中不同路徑的改性聚酰胺酸溶液、聚酰胺酸溶液進行紡絲制得核殼型改性聚酰氨酸纖維材料，最后經熱處理制得核殼型低介電阻燃聚酰亞胺基纖維材料，材料內核為聚酰亞胺纖維，外殼為改性聚酰亞胺，介電常數低于2.2，氧指數LOI高于35％，具有優異介電和阻燃性能，在5G、印刷電路板、光電、航空航天等相關材料制備領域具有良好應用前景。

技術領域

本發明涉及纖維材料及其制備領域，尤其是一種核殼型低介電阻燃聚酰亞胺基纖維材料及其制備方法。

背景技術

芳族聚酰亞胺纖維作為一種高性能的聚合纖維，因為其優異的介電性能、熱穩定性、機械性能和光學性質被廣泛用作電子產品基質材料和航空航天飛行器結構材料。隨著互聯網時代的到來，5G乃至更高頻的通信技術的研發以及使用，大大的增加了社會對電子產品的需求量，高頻率通訊技術對電子產品的封裝材料的各方面性能提出了更高的要求。

由于高頻電磁波下，要求微電子器件互連層電介質材料的介電常數小于2.3，以降低互連延遲和介電損耗。材料因為介電常數在信號傳輸過程中會產生一定的介電損耗，從而導致電子器件在使用時溫度升高以及影響電磁信號的傳輸。同時常規使用的聚酰亞胺在暴露于紫外線時會由于內部熱量的產生而發生嚴重的熱降解。長時間使用和持續暴露于高能輻射下甚至會導致主體材料著火。大多數市售的PI取決于它們的化學結構，其介電常數在3.0～3.5之間，這不足以在不久的將來滿足要求。

基于Clausius-Mosotti方程，國內外對低介電常數PI的制備進行了廣泛而深入的研究，主要分為低極性PI和多孔PI兩個方向。籠型低聚倍半硅氧烷分子的空腔結構以及硅氧鍵使得該分子有降低介電常數以及提升阻燃性能的作用。籠型低聚倍半硅氧烷引入聚合物已被證明是降低聚合物介電常數的有效方法。聚合物/聚倍半硅氧烷復合材料的形成可以同時降低介電常數并增強聚合物的阻燃性能。同時值得注意的是，諸如磷、鹵素的摻入的阻燃材料可提供可持續的耐熱性并保護主體基質材料。然而，有關基于磷和鹵素衍生物的聚合物基質前體的可用報道是有限的。專利CN111286076 A涉及一種氨丙基-聚倍半硅氧烷改性的聚酰亞胺氣凝膠及其制備方法、應用，具體以氨丙基-聚倍半硅氧烷為交聯劑、芳香二胺與芳香二酐進行三元共聚制備聚酰胺酸溶液，再通過溶脹、高壓反應釜中固化，最后常壓分級干燥得到聚酰亞胺氣凝膠。此發明要求高壓而且對作為交聯節點的氨丙基-聚倍半硅氧烷原料不易于獲得，且機械性能得不到保障，亦未考慮到提升材料阻燃性能，難以大規模開發應用。

發明內容

發明目的:為了解決現有技術所存在的問題，本發明的第一目的是提供一種核殼型低介電阻燃聚酰亞胺基纖維材料。

本發明的第二目的是提供一種核殼型低介電阻燃聚酰亞胺基纖維材料的制備方法。

技術方案:為達到上述目的，本發明可采用如下技術方案：一種核殼型低介電阻燃聚酰亞胺基纖維材料，內核為聚酰亞胺纖維，內核直徑為10～100nm；外殼為改性聚酰亞胺纖維，殼層厚為10～100nm。

本發明還公開了一種核殼型低介電阻燃聚酰亞胺基纖維材料的制備方法，具體由核殼型改性聚酰氨酸纖維經分段溫區熱處理制得，且內核為聚酰亞胺纖維，外殼為改性聚酰亞胺纖維；

所述核殼型改性聚酰氨酸纖維是采用同軸靜電紡絲法由微量注射泵中不同路徑的改性聚酰胺酸溶液、聚酰胺酸溶液進行紡絲制得；

所述改性聚酰亞胺纖維是由改性聚酰胺酸溶液經分段溫區熱處理在聚酰亞胺纖維內核表面生成；

所述改性聚酰胺酸溶液是由磷酸酯基氨基聚倍半硅氧烷與聚酰胺酸進行酰胺化反應制得，聚酰胺酸溶液是由芳香二胺和芳香二酐進行酰胺化反應制得。