含不對稱芐基與三氟甲基化叔碳結(jié)構(gòu)聚酰亞胺材料的合成及其性能的研究.pdf

1、傳統(tǒng)芳香族聚酰亞胺具有優(yōu)異的耐熱性和耐腐蝕性等性能，被廣泛應用于航天航空、汽車電子、石油化工等領域。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代信息科技領域中，聚酰亞胺材料經(jīng)過技術(shù)的突破及材料的創(chuàng)新促使微電子產(chǎn)品趨于多功能化、高性能化、便攜化和柔性化。為了解決高密度、高精度環(huán)境下集成電路中所形成的信號延誤缺失及功率損耗發(fā)熱等問題，以及滿足柔性可穿戴設備的應用需求，新一代高性能低介電、高透明無色等功能化材料的開發(fā)迫在眉睫。聚酰亞胺作為在微電子行業(yè)重要的應用

2、材料，如何開發(fā)出新型低介電及高透明的聚酰亞胺材料一直是高性能聚酰亞胺研究的重要課題之一。傳統(tǒng)聚酰亞胺材料一般都有較高的介電常數(shù)及較深的顏色，從結(jié)構(gòu)上分析是由于分子鏈間存在較強的相互作用，分子內(nèi)電荷的轉(zhuǎn)移使得給電子體與受電子體容易形成絡合物（CTC）。要獲得高透無色以及低介電常數(shù)的聚酰亞胺材料，就應該減少CTC效應的形成。為此，我們設計了含不對稱結(jié)構(gòu)的芐基，以及三氟甲基結(jié)構(gòu)引入到聚酰亞胺主鏈中來優(yōu)化其性能，主要從以下兩個方面來進行探索研究

3、：
　　第一，以對羥基苯甲醛為初始原料，經(jīng)過三步反應成功的得到含不對稱結(jié)構(gòu)的新型二胺4-氨基苯基對（4-氨基苯氧基）芐基醚（APABE）單體。通過所得新型二胺APABE和1,4,4-三苯二醚二胺（1,4,4-APB）分別與6FDA、ODPA、BTDA、BPDA四種芳香族二酐單體聚合得到不對稱與對稱的兩種聚酰亞胺，分別命名為API1-API4和SPI1-SPI4，并對這兩個系列進行了全面的性能測試。對比發(fā)現(xiàn)，API系列的溶解性和光學

4、性能都明顯強于SPI系列。在熱性能和機械性能中，API系列和SPI系列的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分別為237-265℃和249-313℃，在氮氣環(huán)境中5％熱失重的溫度為453-486℃和511-517℃；拉伸強度分別為88.2-99.5 MPa和84.4-99.7 MPa。這說明含芐基的引入維持了聚酰亞胺良好的熱性能和機械性能。此外，在動態(tài)介電分析中，API3的介電常數(shù)(?′)2.57（1 MHz和25℃）與介電損耗值(?″)0.0040都比SP

5、I3的介電常數(shù)(?′)3.22（1 MHz和25℃）與介電損耗值(?″)0.1376低。這表明不對稱結(jié)構(gòu)的引入也賦予了CPI3較低的介電性能。
　　第二，首先以2,2,2-三氟苯乙酮和苯乙酮為原料，分別與苯酚及氯化偏苯三酸酐兩步反應得到含氟與不含氟的兩種二酐單體1,1-二(4-偏苯三酸酐單酯苯基)-1-苯基-2,2,2-三氟乙烷（TAMPPTE）和1,1-二(4-偏苯三酸酐單酯苯基)-1-苯基-乙烷（TAMPPE）。利用新型含氟二

6、酐 TAMPPTE和不含氟二酐 TAMPPE分別與四種芳香族二胺ODA、1,4,4-APB、1,3,4-APB、DMB聚合得到含氟與不含氟的兩種聚酰亞胺，分別命名為FPI1-FPI4和NPI1-NPI4。同樣的對這兩個系列進行了比較全面的性能測試。其中溶解性方面，F(xiàn)PI系列明顯優(yōu)于NPI系列。在光學性能及熱性能方面，F(xiàn)PI系列和NPI系列在T500處的透過率分別在93.3-95.7%和92.4-95.2%范圍內(nèi)；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分別在23