[发明专利]一种低介电、高耐热、低吸水的高性能聚酰亚胺及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低介电、高耐热、低吸水的高性能聚酰亚胺及制备方法和应用，本发明通过结构设计，在聚酰亚胺的侧基中引入刚性非平面结构，使链段间的相互作用力降低，且空间位阻增大，分子链间存在较大的自由体积，有利于降低聚酰亚胺的介电常数，同时，刚性结构也可以提高聚酰亚胺的耐热性能。此外，刚性非平面结构中含氟原子和硫醚键，可进一步降低聚酰亚胺的介电常数，并降低聚酰亚胺的吸水率以及提高聚酰亚胺与金属的粘接性能。本发明通过分子结构设计制备了综合性能优异的聚酰亚胺，可广泛应用于高频柔性印刷电路板、高频薄膜天线等领域。

技术领域

本发明涉及高性能聚酰亚胺材料技术领域，更具体地，涉及一种低介电、高耐热、低吸水的高性能聚酰亚胺及制备方法和应用。

背景技术

聚酰亚胺材料因其具有优异的耐热性能和绝缘性能，在微电子领域作为柔性印刷电路板制造中不可或缺的高性能绝缘材料已获得广泛应用。近年来，微电子产品更加趋于小型化、轻薄化、柔性化、集成化和多功能化，电子器件越来越多地采用基于柔性印刷电路板进行高密度多层布线的方式进行制造。

伴随着第五代移动通信技术(5G)的发展，对于电子器件在高频高速环境下进行大容量数据快速传输的可靠性提出了更高的要求。为了减少高密度多层布线中导线电流造成的信号干扰，降低高频下的电子信号传输损耗和延迟，采用具有更低介电常数(Dk)的绝缘材料是最有效的解决方案，因此亟待发展具有更优异介电性能的聚酰亚胺材料。此外，在柔性印刷电路板制造以及多层电路板叠层布线加工中，均需要采用胶黏剂对聚酰亚胺绝缘基板与导电铜箔进行粘接。并且由于电子器件需要承受260-280℃的高温回流焊加工制程，目前商业化的丙烯酸类和环氧类胶黏剂耐热性能较低，在加工过程中易发生胶层开裂造成电路板鼓泡和翘曲，因此需要同时保持聚酰亚胺的耐热性以及与金属基板的高粘结性。在CN201980102029.1高耐热及低介电质的聚酰亚胺薄膜及其制备方法公开该聚酰亚胺薄膜使用选自由二苯酮四甲酸二酐(BTDA)、联苯四甲酸二酐(BPDA)及均苯四甲酸二酐(PMDA)组成的组中的两种以上的二酐成分与包含由间联甲苯胺(m-tolidine)及对苯二胺(PPD)组成的二胺成分的聚酰胺酸溶液发生酰亚胺化反应而获得的，其玻璃化转变温度(Tg)为320℃以上，吸湿率为0.4％以下，介电损耗因子(Df)为0.004以下。虽然该专利公开了聚酰亚胺达到了高耐热、低介电的性能，但是该聚酰亚胺采用的是嵌段共聚的方法得到，在嵌段共聚中，嵌段的数量、位置是难以控制的，而嵌段的长度、数量和位置的不同均会影响到聚酰亚胺的性能，因此采用该方法制备的工艺要求难度高、稳定性差，不同批次制备的聚酰亚胺性能可能存在较大的差距，导致不良率的提高。

发明内容

本发明针对现有基于商业化二胺和二酐的均聚型低介电聚酰亚胺性能不完善，而共聚或共混型低介电聚酰亚胺的介电性能不突出的问题，提供一种低介电、高耐热、低吸水的高性能聚酰亚胺。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种低介电、高耐热、低吸水的高性能聚酰亚胺的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种低介电、高耐热、低吸水的高性能聚酰亚胺，所述高性能聚酰亚胺的分子结构通式为：

其中，n为1～10000，X选自以下结构通式中的一种或一种以上：

进一步地，所述低介电、高耐热、低吸水的高性能聚酰亚胺的制备步骤包括：

S11.合成中间体1；

将2,7-二溴-10H-吩噻嗪与五氟苯硫酚加入混合溶剂，搅拌并加热，然后加入5mol％CuI，10mol％L-脯氨酸和磷酸钾回流反应，待反应结束，经提纯、干燥得中间单体1，其中间单体1的结构式为：

S12.合成中间体2；