[发明专利]一种改性氟化石墨烯量子点、光敏复合材料及其应用

说明书

本发明提供一种改性氟化石墨烯量子点、光敏复合材料及其应用，所述改性氟化石墨烯量子点为固化促进剂改性的氟化石墨烯量子点，所述固化促进剂包括取代的含氮杂环化合物和/或取代的胺类化合物；所述取代的取代基为能与氟化石墨烯量子点上的官能团反应的基团。所述改性氟化石墨烯量子点能够促进聚酰亚胺前体树脂的亚胺化率，降低固化温度，同时提高复合材料的力学性能、透光率和灵敏度，降低介电常数。包含所述改性氟化石墨烯量子点的光敏复合材料具有低温固化和高灵敏度的优异性能，其经过光刻‑显影‑低温固化技术，能够得到无缺陷无色、高透明性、高分辨率和低介电常数的高品质光刻图案。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种改性氟化石墨烯量子点、光敏复合材料及其应用。

背景技术

聚酰亚胺(PI)作为一种特种工程材料，具有优越的耐高低温性能、力学性能、电学性能、尺寸稳定性和耐化学溶剂性，已经广泛应用到航空航天、微电子等多个领域。光敏聚酰亚胺(PSPI)在保有PI优良性能的基础上，大大缩短了传统PI的工艺步骤，并增加了光敏特性，从而具有优良的光刻成型性能、耐高低温性能、力学性能和绝缘性能等。PSPI可以简化光刻过程，目前已逐渐取代了传统的光刻胶，被广泛应用于集成电路和光电子显示器件等领域，是非常重要的封装材料和绝缘材料。

随着电子和显示技术的不断进步，人们逐渐发现，光敏聚酰亚胺作为光刻材料，仍然存在一些不容忽视的缺点，例如其固化温度在300-400℃，温度明显较高，介电常数偏高(3.4-3.6)，在400-500nm波段的光线透过率较低，颜色发光偏深；而且，光敏聚酰亚胺的低透过率导致光刻胶的光敏感性较低，曝光量偏高。因此，如何获得具有低温固化、低介电常数、无色透明和光敏性能优异的光敏聚酰亚胺，是目前的技术难点。

降低聚酰亚胺介电性能的方法包括在引入含氟单体、引入含有大体积基团的单体、制造微孔结构和加入填料等。例如CN111995752A公开了一种低介电本征型负性光敏聚酰亚胺材料及其制备方法，包括如下步骤：将第一二元胺单体、第二二元胺单体和二元酐单体溶解于有机溶剂中，其中二元酐单体分批加入；经过一定时间反应制得聚酰胺酸溶液；将聚酰胺酸溶液旋转涂布，得到聚酰胺酸薄膜；再预设温度范围内经梯度亚胺化处理，得到低介电本征型负性光敏聚酰亚胺材料；所述二元酐单体为含氟单体，包括6FDA、6FXDA、PFPDA、3FDA、3FXDA、3FX3FXDA中的一种或多种；第二二元胺单体为含氟二胺单体，为TFMOB、3,3'-6FDAm、3FDAm、TFMB、4,4'-6FDAm或BDAF中的一种以上。尽管该方法得到的光敏聚酰亚胺材料具有较低的介电常数，但含氟单体的成本高，且含氟二酐的引入不利于聚酰亚胺热稳定性的提升，并且亚胺化处理的温度很高(400℃左右)。CN112480407A公开了一种低介电、低损耗聚酰亚胺薄膜及其制备方法，将介孔分子筛与正硅酸乙酯、含氨基硅烷化偶联剂和氨水进行反应，得到表面氨基修饰的介孔材料；通过在聚酰亚胺中引入尺寸均一且表面具有氨基修饰的介孔材料，使聚酰亚胺薄膜的介电常数和介电损耗都得到有效降低。但是，含有微孔(介孔)结构的填料不仅降低了聚酰亚胺薄膜的力学性能，而且会影响光敏成型性。CN105601921A公开了一种低介电常数增强氧化石墨烯/聚酰亚胺复合膜的制备方法，在制备聚酰胺酸时引入超支化聚酯-氧化石墨烯，利用热亚胺化过程中超支化聚酯的分解气化，在聚酰亚胺基体中引入孔洞结构，使复合膜的介电常数明显降低，同时引入氧化石墨烯增强，将有机致孔和石墨烯增强相结合，解决了聚酰亚胺的低介电常数和力学性能不能兼顾的问题；但是，该薄膜实现低介电的性能需要依赖于高温的亚胺化过程(350℃左右)，而高温会严重影响光敏成型和光刻图案的质量。