一种聚酰亚胺、聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚酰亚胺、聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用，兼具低热膨胀系数、高热粘性、高耐热性和高拉伸强度，可应用于层压法制作无胶双面柔性覆铜板。该聚酰亚胺高分子结构单元中含有可提供配位点和空间位置的N，O原子，如吡啶，恶唑，吡唑等强配位结构，可在热加工过程与覆铜板表面裸露的铜元素形成键能较强的配位键，使聚酰亚胺薄膜与覆铜板之间具有超强的粘结力，同时薄膜本体具有出色的力学性能、热学性能和力学性能。该热粘型聚酰亚胺薄膜无需外加环氧树脂或丙烯酸等粘结剂，就可在热加工过程中强有力附着在铜箔，因此适合热压法快速制备双面柔性覆铜板，其剥离强度达到0.6N/mm以上，最高达到1.4N/mm，在无胶柔性覆铜板领域有巨大应用前景。铜板领域有巨大应用前景。铜板领域有巨大应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺、聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电子材料的
，尤其是涉及一种聚酰亚胺、聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]覆铜箔层压板是将电子玻纤布或其它增强材料浸以树脂，一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料，简称为覆铜板。聚酰亚胺(PI Polyimide)薄膜作为一类优质的绝缘高分子材料，具有优异的热稳定性、化学稳定性、机械性能以及低介电常数，自上个世纪五十年代开始投入市场商用以来，目前已在航天航空，电子，工程等高新
取得了广泛的应用。在电子器件领域，传统的刚性电路板正在被具有轻薄，柔韧特性的柔性印刷电路板(FPC Flexible Printed Circuit board)所取代，用于生产FPC的聚酰亚胺柔性覆铜板(FCCL Flexible Copper Clad Lamination)，是当前PI薄膜应用研究的一大重点方向。
[0003]FCCL按其结构可分为三层柔性覆铜板(3L
‑
FCCL)与二层柔性覆铜板(2L
‑
FCCL)，两者间的主要差异在于聚酰亚胺薄膜与铜箔基板之间是否存在胶粘剂；前者作为传统型FPC材料技术手段已较为成熟：采用热层压工艺粘结铜箔与聚酰亚胺膜层，得到铜箔/胶粘剂/聚酰亚胺的三层结构，胶粘剂多为环氧树脂或丙烯酸酯类，目前投入商业应用最为广泛；然而，3L
‑
FCCL的性能受胶粘剂本身性质的显著影响，具体表现在其耐热性能受胶粘剂的限制，精密加工时由于胶粘剂的存在引起尺寸的偏差，高温时出现剥离分层以及厚度较大等问题，因此，对于更优性能的FCCL的需求强烈。近年来研发的新型FPC二层柔性覆铜板2L
‑
FCCL，直接复合铜箔与聚酰亚胺薄膜，取消了中间胶粘剂层，也即无胶覆铜板，很好地克服了以上3L
‑
FCCL中由胶粘剂带来的性能不足，由于目前国内尚处研发与生产的初级阶段，具有广阔的应用前景。用于2L
‑
FCCL是PI薄膜难点在于，热性能和粘结性能之间的矛盾：结构柔性越出色热粘性越强，到同时导致热膨胀系数和热稳定性较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种聚酰亚胺、聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用，该聚酰亚胺薄膜兼具低热膨胀系数、高热粘性、高耐热性和高拉伸强度，可应用于层压法制作无胶双面柔性覆铜板(2L
‑
FCCL)。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的聚酰亚胺、聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用的具体技术方案如下：
[0006]一种聚酰亚胺，包含下式所示的重复单元：
[0007][0008]上式中，Ar1属于至少含有一个芳环的二胺的一部分，Ar2属于至少含有一个芳环的二酸酐的一部分。
[0009]进一步，所述Ar1的结构中含有不少于一个芳环或者芳杂环，芳环上、芳杂环上或相连的结构上含有N原子和O原子中的至少一种。
[0010]进一步，所述Ar1与芳环或芳杂环相连的结构中含有N原子和O原子、可以直接相连的环内原子或者是环上的取代基含有的原子。
[0011]进一步，二胺的结构式中的Ar1为以下结构中的一种：
[0012][0013]进一步，所述Ar2的结构中含有至少一个芳环。
[0014]本专利技术还提供了一种聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜部分或全部包含以上所述的聚酰亚胺。
[0015]本专利技术还提供了一种聚酰亚胺薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
[0016]S1、制备溶液：在5
‑
10℃下，将二胺和二酐在溶剂中缩聚成聚酰亚胺酸溶液；
[0017]S2、制成胶膜：使用聚酰亚胺酸溶液在玻璃或者钢板上利用流涎法成膜，得到湿膜，湿膜经真空烘箱烘干制得胶膜；
[0018]S3、得到薄膜：将胶膜揭下，四边用夹棍夹住，送入高温烘箱中亚胺化得到薄膜，将薄膜泡入水中，从玻璃或钢板上揭下，并烘干。
[0019]进一步，
[0020]步骤S1中，
[0021]聚酰亚胺酸溶液的固含量为10
‑
30％，粘度为5000
‑
30000mPa
·
s；
[0022]溶剂采用强极性溶剂，为丙酮、乙腈、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、γ
‑
丁内酯中的一种或多种；
[0023]二酐单体与二胺单体的总摩尔数之比为(0.95
‑
1.05)：1；
[0024]步骤S2中，
[0025]利用流涎法得到的湿膜的厚度为800
‑
2000um；湿膜烘干制得胶膜的真空烘箱的烘
干温度为60
‑
80℃；
[0026]步骤S3中，
[0027]亚胺化采用阶梯式升温后自然冷却的方式，阶梯式升温的过程为：第一阶段：在150℃下加热2h；第二阶段：升温至200℃，保温1h；第三阶段：升温至250℃，保温1h；第四阶段：升温至300℃，保温0.5h；第五阶段：升温至350℃，保温0.5h；
[0028]薄膜揭下后烘干的烘干温度为80℃，烘干时间为2h。
[0029]本专利技术还提供了一种聚酰亚胺薄膜的应用，将所述聚酰亚胺薄膜应用在二层柔性覆铜板中，采用热压法直接将铜箔与聚酰亚胺薄膜压制成二层柔性覆铜板；热压法的热压温度为330
‑
360℃，压力为0.5Mpa，热压时间为30
‑
60s。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0031]一、本专利技术在聚酰亚胺中引入联吡啶，恶唑，咪唑等含N,O原子的结构的单体，采用该方法所制备得到的含N，O原子配位基元的热粘型聚酰亚胺薄膜兼具出色的热膨胀系数和高热粘性，解决了热粘性和热膨胀之间的不可兼得的矛盾。
[0032]二、本专利技术的制备含N，O原子配位基元的热粘型聚酰亚胺，同时具备出色的力学性能和玻璃化温度，能够满足2F
‑
FCCL领域的应用，值得广泛推广进行应用。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为三层(3L
‑
FCCL)和双层(2L
‑
FCCL)覆铜板工艺差异的示意图；
[0035]图2为聚酰亚胺所包含的重复单元；
[0036]图3为说明书实验例1中的表2中的实施例6的DSC图；
[0037]图4为说明书实验例1中的表2中的实施例7的DSC图。
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺，其特征在于，包含下式所示的重复单元：上式中，Ar1属于至少含有一个芳环的二胺的一部分，Ar2属于至少含有一个芳环的二酸酐的一部分。2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺，其特征在于，所述Ar1的结构中含有不少于一个芳环或者芳杂环，芳环上、芳杂环上或相连的结构上含有N原子和O原子中的至少一种。3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺，其特征在于，所述Ar1与芳环或芳杂环相连的结构中含有N原子和O原子、可以直接相连的环内原子或者是环上的取代基含有的原子。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的聚酰亚胺，其特征在于，二胺的结构式中的Ar1为以下结构中的一种：5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺，其特征在于，所述Ar2的结构中含有至少一个芳环。6.一种聚酰亚胺薄膜，其特征在于，其包含权利要求1
‑
5任一项所述的聚酰亚胺。7.一种如权利要求6所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备溶液：将二胺和二酐在溶剂中缩聚成聚酰亚胺酸溶液；S2、制成胶膜：使用聚酰亚胺酸溶液在玻璃或者钢板上利用流涎法成膜，得到湿膜，湿膜经真空烘箱烘干制得胶膜；S3、得到薄膜：将胶膜揭下，四边用夹棍夹住，送入高温烘箱中亚胺化得到薄膜，将薄膜泡入水中，从玻璃或钢板上揭下，并烘干。8.根据权利要求7所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S1中，二胺和二酐进行缩聚反应的温度为5
‑
10℃；
聚酰亚胺酸溶液的固含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓鹏，孙亦膑，孙雄，管裕欣，曾凯，费杰，王霞，
申请(专利权)人：无锡学院，
类型：发明
国别省市：