全芳族聚酰胺纤维纸和从它制得的层压板材制造技术

提供了一种纤维纸，它由通过液晶纺丝所形成的全芳族聚酰胺纤维组成。该纤维纸能用作电路的基板的基础材料，和它能够在高湿度下显示出高的电绝缘可靠性，优异的后加热尺寸稳定性，和高的耐热性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的背景本专利技术涉及包括全芳族聚酰胺纤维的全芳族聚酰胺纤维纸。该纸可用于制造电路的基板。本专利技术的纤维纸可用于在高湿度下对电绝缘可靠性、尺寸稳定性、耐焊接热性能和强度具有高要求的领域中。本专利技术的概述由全芳族聚酰胺纤维纸制成的基材体现特征于以下事实该纤维纸主要由从各向异性的聚合物溶液纺丝所形成的全芳族聚酰胺纤维组成和它能够被除去离子；该纤维纸的结晶度是45％或45％以上；和晶体尺寸(ACS表观晶体尺寸(平面110)是50埃或更大。本专利技术的详细说明全芳族聚酰胺纤维广泛地用于工业和日常生活中，因为它的高强度，高模量，高度耐热性，和其它优异的机械性能和热性能。此类合成纤维的典型实例包括聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚对亚苯基苯并双噁唑纤维。使用对-芳族聚酰胺纤维的例子是公开在日本公开专利申请No.平1-281790中的芳族聚酰胺纤维纸，它是由有机树脂粘结剂和对-芳族聚酰胺纤维如从各向同性溶液(Technora，Teijin Ltd.的产品)纺丝的对苯二甲酰对-亚苯基二胺/氧代二亚苯基二胺共聚物纤维以及从各向异性聚合物溶液(Keviar，Toray DuPont Co.，Ltd.的产品)气隙纺丝所形成的聚对苯二甲酰对亚苯基二胺纤维组成。芳族聚酰胺纤维纸的制造方法被公开在日本公开专利申请No.平2-203589中。虽然在前一对-芳族聚酰胺纤维即具有醚键和从非各向异性聚合物溶液纺丝所形成的共聚物对-芳族聚酰胺纤维中的离子物质的含量小于在从各向异性的聚合物溶液纺丝所形成的后一对-芳族聚酰胺纤维中的离子物质含量，但是，由前一纤维制成的纤维纸具有低耐热性，因为纤维在低至大约200℃的温度下纤维开始显示热收缩。结果，当该纤维纸用作电路基板的基础材料时，该基板将在各部件利用高温下进行的回流焊接被安装在基板上时发生变形。同时，前一纤维在径向具有比从各向异性的聚合物溶液纺丝所形成的后一纤维具有更大的热膨胀系数。当从前一纤维制得的纤维纸用作电路基板的基础材料时，基板在厚度方向上的尺寸变化百分比提高，将在用于在基板厚度方向上实现导电的通孔连接的可靠性上引起问题。同时，如上所述，有机热固性树脂粘结剂与上述纤维一起用于制造纸。由于树脂的玻璃化转变温度比对-芳族聚酰胺纤维的玻璃化转变温度低得多，当该纸的预浸渍件作为电路基板的基础材料在受热和加压下被层压时，在基板中的树脂粘结剂会再熔化，导致在形成该纸的纤维中不稳定的粘结。结果，在层压的基板中发生显著的尺寸变化。为了减少上述尺寸变化，日本公开专利申请No.昭和61-160500和US专利No.4,729,921公开了一种类型的纤维纸，它是用具有高耐热性的间-芳族聚酰胺类纤维(US专利No.3,018,091)代替上述树脂粘合剂来粘结对-芳族聚酰胺纤维所制造的。优选在这种情况下使用具有高耐热性和小的尺寸变化并且从各向异性的聚合物溶液纺丝的对-芳族聚酰胺纤维，如均聚物型对-芳族聚酰胺纤维(聚对苯二甲酰对亚苯基二胺纤维(Kevlar，Toray DuPont Co.，Ltd.的产品))。使用上述聚酰胺类纤维形成的纤维纸具有高的耐热性和优异的后加热尺寸稳定性。然而，上述纤维是通过使用纺丝方法制造的，其中该聚合物是在酸性各向异性的聚合物溶液中纺丝，然后进行中和。在中和过程中，纤维中的离子物质变成盐。在纺丝操作之后盐的含量通常是在0.5-1wt％范围内，和甚至当纤维被加工成纸张时，盐的含量被保持在同一水平。结果，当该纤维纸用作电路的基板的基础材料时，在高湿度下电绝缘性能会成为问题。这是必须解决的问题。本专利技术的目的是提供一种全芳族聚酰胺纤维纸，其特征在于以下事实该纸是由通过纺丝各向异性聚合物溶液所形成的全芳族聚酰胺纤维制成的；该纸能用作电路基板的基础材料；该纤维纸含有少量离子物质，离子物质的沉积较少；该纤维纸在高湿度下显示出优异的电绝缘性能并具有高的耐热性和高的后加热稳定性；以及该纤维纸的尺寸变化百分比的拐点温度是高的。为了实现上述目的，本专利技术使用通过将各向异性的聚合物溶液进行纺丝所形成的并具有高的耐热性和优异的尺寸稳定性的一种全芳族聚酰胺纤维。在这种情况下，在纤维中含有的离子物质能够用水洗涤出来，并且，如果在使得纤维的晶体尺寸小于一定水平的条件下进行纺丝，则纤维能够被除去离子。本专利技术的除去离子的纤维能够加工成由短纤维或原纤维组成的纸浆，它然后与具有高的耐热性的粘结剂相结合。这样，有可能在高温下对所获得的纤维纸进行热处理。同时，纤维纸的结晶度、耐热性、尺寸稳定性和抗温性能够得到改进。离子物质的含量和离子物质的沉积能够减少。本专利技术的纤维纸在高湿度的环境中显示出优异的电绝缘性能。通过对各向异性的聚合物溶液进行纺丝所形成的任何全芳族聚酰胺纤维能够用于本专利技术。用于本专利技术中的芳族聚酰胺纤维是通过对各向异性聚合物溶液进行纺丝所获得的芳族聚酰胺。优选的是从数均分子量在20,000-25,000范围内和通过对亚苯基二胺和对苯二甲酰二氯的缩聚反应所形成的聚合物制造纤维。各向异性溶液的普通气隙纺丝法能够用于从该聚合物形成纤维。对于对-芳族聚酰胺纤维，通过将聚合物溶解在浓硫酸溶剂中所制备的粘稠溶液从喷丝板纺丝通过气隙并进入到凝固浴中。在这种情况下，当纤维从喷丝板中喷出时，剪切速率优选是在25,000-50,000秒-1范围内。在紧接着在纺丝操作之后将用作溶剂的硫酸用氢氧化钠水溶液中和之后，该纤维用水洗涤。随后，在150-500℃下干燥和热处理之后该纤维被卷绕(US专利No.3,767,756)。所获得纤维的晶体大小通常大于50埃并在55-75埃范围内。另外，作为离子物质，硫酸钠包含在中和处理过程中的纤维中，在这一阶段中它的含量是在0.5-1.0wt％范围内。为了在本专利技术中使用该纤维，有必要在适当的干燥和热处理条件下纺丝该纤维，以使得晶体尺寸小于50埃，优选在35-45埃范围内。如果该纤维具有在上述范围内的晶体尺寸，虽然离子物质仍然含在纤维中，但是当纤维与水或其它液体接触时该物质几乎能够完全从纤维中洗出。结果，当所获得的纤维用于电路基板时，在高湿度下的电绝缘性能得到改进。从可纺性、成本效果和在造纸操作中造纸性能考虑，在本专利技术中使用的芳族聚酰胺纤维的尺寸应该是在0.1-5旦尼尔范围内或优选在0.3-3旦尼尔范围内。如果纤维尺寸太大，造纸性能和织构是差的。另一方面，如果纤维尺寸太小，该纤维难以纺丝，导致差的成本效果。用于制造本专利技术的芳族聚酰胺纤维纸的短纤维的长度优选是在1-50mm范围内，或当使用湿法造纸时是在2-14mm范围内。如果该纤维太长，很难在造纸操作中分散该纤维，而且该织物表面不致于好得足以使该纤维纸成为供电路板基片用的高质量基础材料。另一方面，如果该纤维太短，则纤维不能充分地交织。结果，纸强度及其它机械性能变差。从耐热性和尺寸稳定性考虑，优选的是使用间-芳族聚酰胺类纤维作为本专利技术中的粘结剂。间-芳族聚酰胺类纤维的例子是聚间苯二甲酰间亚苯基二胺或共聚物或主要由聚间苯二甲酰间亚苯基二胺组成的混合聚合物。虽然还有可能将对苯二甲酸、对亚苯基二胺和类似物作为第三组分与间-芳族聚酰胺共聚合，但是第三组分的含量应该是20mol％或更低。而且，还有可能添加有机树脂，尤其热固性树脂，如环氧树脂，酚树脂，和蜜胺树脂，作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全芳族聚酰胺纤维纸，特征在于：该全芳族聚酰胺纤维纸包括６０－９７ｗｔ％的全芳族聚酰胺纤维和３－４０ｗｔ％的粘结剂；在上述纤维纸中离子物质的含量是低于０．５ｗｔ％；该芳族聚酰胺纤维的结晶度是４５％或更高；和该芳族聚酰胺纤维的晶体尺寸（ＡＣＳ：表观晶体尺寸（１１０平面））是５０埃或更大。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H苏祖基，LJ赫斯勒，CR怀特菲尔德，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]