[發(fā)明專利]一種聚硅氧烷低介電材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110909925.8
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113502056B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱慶增;張蒙蒙;劉繼;盧杭
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué);浙江新安化工集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/04;C08L83/05;C08K5/14;C08G77/06;C08G77/20
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 王素平

1.一種聚硅氧烷低介電材料的制備方法，其特征在于，該低介電材料是將聚倍半硅氧烷空心微球引入聚硅氧烷中得到的，所述低介電材料具有空腔結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)中包括如下結(jié)構(gòu)單元：線性聚硅氧烷結(jié)構(gòu)單元、碳鏈結(jié)構(gòu)單元、聚倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)單元；

其制備方法，包括步驟如下：

(1)聚倍半硅氧烷空心微球的制備

將多官能硅烷單體溶解到溶劑中，制得硅烷單體油性溶液，將硅烷單體油性溶液滴加到水中，攪拌，進(jìn)行預(yù)反應(yīng)；之后加入堿性催化劑，進(jìn)行縮聚反應(yīng)；經(jīng)離心、洗滌、干燥，得到聚倍半硅氧烷空心微球；

(2)聚硅氧烷低介電材料的制備

將步驟(1)所得聚倍半硅氧烷空心微球與液態(tài)含乙烯基聚硅氧烷充分混合均勻，制得預(yù)聚體A；之后將預(yù)聚體A與含氫聚硅氧烷經(jīng)硅氫加成反應(yīng)得到聚硅氧烷低介電材料B，或?qū)㈩A(yù)聚體A在過氧化物引發(fā)下經(jīng)自由基聚合反應(yīng)得到聚硅氧烷低介電材料C；

所述預(yù)聚體A中聚倍半硅氧烷空心微球的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0～30.0wt％；所述預(yù)聚體A中含乙烯基聚硅氧烷的乙烯基與含氫聚硅氧烷的Si-H基團(tuán)的摩爾比為1:1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷低介電材料的制備方法，其特征在于，所述線性聚硅氧烷結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)式為—[(R¹R²)SiO]—，其中R¹和R²各自獨(dú)立的選自甲基、乙基、乙烯基、苯基或三氟丙基；所述碳鏈結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)式為—(CH₂CH₂)_n—，n＝1,2,…；所述聚倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)式為—[R³SiO_1.5]—，R³為甲基、乙基、乙烯基、苯基、丙基中的一種；

所述聚硅氧烷低介電材料的空腔結(jié)構(gòu)為聚倍半硅氧烷空心微球內(nèi)部的空腔結(jié)構(gòu)，該空腔結(jié)構(gòu)的直徑為0.5～5.0μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷低介電材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述多官能硅烷單體的結(jié)構(gòu)式為R_nSiY_m，n＝1或2，m＝4-n，R為甲基、乙基、乙烯基、丙基、苯基中的一種，Y為甲氧基、乙氧基或氯。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚硅氧烷低介電材料的制備方法，其特征在于，所述多官能硅烷單體為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷低介電材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述溶劑為甲苯、二甲苯或環(huán)己烷；所述多官能硅烷單體與溶劑的體積比1:0.3～3；

所述水的pH為6～7，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0wt％的稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)水的pH；所述硅烷單體油性溶液與水的體積比為1:2～10；

所述硅烷單體油性溶液的滴加時間為20.0～120.0min；所述攪拌的速率為600～1000r/min；所述預(yù)反應(yīng)時間為0.5～2.0h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷低介電材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水或四甲基氫氧化銨；所述堿性催化劑的用量為反應(yīng)體系總質(zhì)量的2.0～8.0％；

所述縮聚反應(yīng)溫度為10～60℃；所述縮聚反應(yīng)時間為4.0～24.0h；

所述洗滌為依次使用乙醇和去離子水洗滌離心所得固體產(chǎn)物各1～3次；所述干燥為在70～90℃下真空干燥7.0～12.0h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷低介電材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述含乙烯基聚硅氧烷為聚甲基乙烯基硅氧烷、聚甲基苯基乙烯基硅氧烷或聚甲基三氟丙基乙烯基硅氧烷；所述含乙烯基聚硅氧烷的側(cè)基和/或端基含有乙烯基；所述含乙烯基聚硅氧烷的數(shù)均分子量M_n為5000～100000，乙烯基含量為0.01～0.50mmol/g。