新型POSS的合成及其對(duì)熱固性樹脂的改性研究.pdf

1、隨著微電子工業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)作為電子元器件和電子產(chǎn)品關(guān)鍵基礎(chǔ)材料的高性能絕緣材料提出越來越高的要求，滿足這類要求的材料須具有優(yōu)異的綜合性能，包括良好的工藝性、優(yōu)異的力學(xué)性能、低介電常數(shù)和損耗、良好的耐濕熱性能和熱穩(wěn)定性，這使得現(xiàn)有的單一材料無法滿足這種苛刻的要求。由于有機(jī)／無機(jī)雜化材料不僅集成了無機(jī)材料和有機(jī)材料的性能優(yōu)勢(shì)，而且具有某些單一材料無法具備的獨(dú)特性能，因而吸引了各國(guó)學(xué)者的關(guān)注。雙馬來酰亞胺(BMI)和氰酸酯(CE)是目前最具

2、代表性的兩種高性能熱固性樹脂，在高性能絕緣材料應(yīng)用領(lǐng)域極具潛力。但是，它們的固化工藝和一些性能還不能完全滿足新一代電子信息產(chǎn)業(yè)對(duì)高性能樹脂的要求。因此新型高性能樹脂的研究具有重要的理論意義和巨大的應(yīng)用價(jià)值。
　　 有機(jī)-無機(jī)雜化技術(shù)綜合了無機(jī)材料和有機(jī)材料的性能特點(diǎn)，而且材料的可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，為新材料的研制提供了有效途徑。其中，采用半籠形倍半硅氧烷(IC-POSS)為組成的雜化材料因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)而引起人們的濃厚興趣。但是，

3、現(xiàn)有的IC-POSS種類有限，很難滿足新型高性能材料的改性要求，制約IC-POSS的應(yīng)用和發(fā)展。
　　 本課題針對(duì)高性能絕緣材料向“高頻高速”方向發(fā)展的趨勢(shì)和現(xiàn)有樹脂存在的問題，提出“熱固性樹脂／半籠型倍半硅氧烷雜化材料”的概念。以BMI和CE樹脂為研究對(duì)象，旨在通過設(shè)計(jì)并合成新型結(jié)構(gòu)IC-POSS，考察IC-POSS結(jié)構(gòu)、含量對(duì)樹脂的結(jié)構(gòu)與性能的影響，構(gòu)建材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，獲得具有良好工藝性、優(yōu)異耐熱性和介電性能的高性能雜

4、化材料。
　　 首先，設(shè)計(jì)并合成了一種新型的帶有烯丙基官能團(tuán)的缺角POSS(TAP-POSS)，并且通過FITR、1H-NMR、29Si-NMR和XRD證實(shí)其結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)制備了以2，2’-二烯丙基雙酚A(DBA)改性4,4’-二苯甲烷雙馬來酰亞胺(BDM)和TAP-POSS為雜化樹脂體系(BDM/DBA/TAP-POSS)的雜化材料，系統(tǒng)對(duì)比研究了BDM/DBA/TAP-POSS雜化材料和BDM/DBA樹脂的結(jié)構(gòu)與性能。研究結(jié)果表

5、明，兩個(gè)體系的固化反應(yīng)機(jī)理相似，但是TAP-POSS的加入能明顯提高聚合物的交聯(lián)密度，從而導(dǎo)致雜化材料具有與BDM/DBA樹脂不同的結(jié)構(gòu)與性能，其中交聯(lián)密度的提高主要是由于TAP-POSS有3個(gè)烯丙基官能團(tuán)能夠與BDM進(jìn)行反應(yīng)，由于活性點(diǎn)的增加，從而提高聚合物的交聯(lián)密度。此外，與BDM/DBA樹脂相比，BDM/DBA/TAP-POSS雜化材料具有更優(yōu)的介電性能和熱穩(wěn)定性。例如，加入3％含量的TAP-POSS的雜化材料其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為3

6、30℃，而BDM/DBA樹脂只有294℃，提高了36℃。此外，在寬的頻率范圍(1-106Hz)和寬的溫度范圍(-50-300℃)研究了其介電性能，與BDM/DBA樹脂相比，在整個(gè)頻率和溫度范圍內(nèi)，雜化材料不僅具有低的介電常數(shù)和介電損耗，而且具有更穩(wěn)定的介電性能。
　　 其次，為解決CE樹脂固化工藝性較差的缺點(diǎn)，開展了很多針對(duì)CE樹脂的改性研究，依據(jù)CE樹脂與環(huán)氧基化合物良好的化學(xué)反應(yīng)性作為理論指導(dǎo)，設(shè)計(jì)合成了含有環(huán)氧基團(tuán)的半籠型