论文部分内容阅读
聚酰亚胺（PI）作为一种特种工程塑料,因其优异的综合性能,例如热稳定性、机械性能、尺寸稳定性和介电性能等,被广泛的应用于航空航天、军事、微电子、医疗等领域。但是传统的PI因其高度对称的刚性结构,表现出不溶不熔的特性,一定程度上限制了它的应用。因此,开发一种热塑性同时兼具良好耐热性的PI仍然是目前的研究重点。此外,在一些领域,尤其是在微电子领域,热塑性PI的应用可以减少胶粘剂的使用,降低电路板的厚度,但同时也要求材料本身具备更低的介电常数。本论文以3,4’-氧双邻苯四甲酸二酐（a-ODPA）、4,4’-氧双邻苯二甲酸酐（s-ODPA）、9,9-双（4-氨基苯基）芴（BAFL）、2,2’-双[4-（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷（BAPP）为原料,通过向PI分子链中引入醚键、非共面结构、大芴基这三种结构,制备了一系列共聚热塑性PI（PI-A—PI-E）。实验结果表明,PI分子主链上三种结构的引入,打破了PI分子链的规整性,减弱了分子链间的相互作用力,PI样品在DMF、DMAc、NMP等非质子极性溶剂中24h可完全溶解,部分溶解的样品在加热条件下也能够完全溶解,表现出良好的溶解性。同时随着BAFL摩尔份数的增加,PI-A—PI-E在玻璃化转变温度附近,储能模量急剧下降,下降幅度达104MPa,表现出良好的热塑性。此外,他们的热稳定性也是逐渐增强的。以所制得的热塑性PI为聚合物基体,中空玻璃微珠（HGM）为低介电无机填料,采用原位聚合的方法制备了PI/HGM复合材料。同时用硅烷偶联剂对HGM进行表面改性,原位聚合得到了PI/K-HGM复合材料。实验结果表明,1MHz下,8wt%HGM的添加量,复合材料的介电常数由3.37降低到2.98,下降了约11.5%;而在1MHz下,8wt%K-HGM的添加量,复合材料的介电常数由3.37降低到2.25,下降了约33.2%。通过研究分析发现,相较于未改性的HGM来说,表面改性的K-HGM与PI基体之间的界面结合较好,形成了一个界面粘合的区域,减少了缺陷的形成,降低了空间电荷的积累,限制了界面极化,因而对PI介电常数的降低更为有效,其介电损耗均小于0.012。同时由于HGM的引入,PI基复合材料的热稳定性和抗湿性均有所提高。同样以所制备的热塑性PI为基体,采用超临界CO2高压釜式间歇发泡的方式,将空气引入PI基体中,制备微孔热塑性PI材料。实验结果表明,空气（ε≈1）的引入可以有效的降低PI的介电常数,在温度和压力的共同作用下,微孔热塑性PI的介电常数最低可达2.0,介电损耗不超过0.01。本文在所制备的热塑性聚酰亚胺的基础上,通过改性和加工的手段进一步的降低了PI的介电常数,所制得的PI薄膜对微电子电路的发展起到了一定的促进作用。