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随着电子产品的迅速发展,高性能印制电路板(PCB)基板材料的应用越来越重要。在诸多基体树脂中,聚酰亚胺以其优异的热性能、良好的力学性能、较高的耐辐射性能及介电性能等,在高性能PCB上有着不可替代的作用。
本文以间苯二酚、对苯二酚、双酚A和对氯硝基苯为原料,经亲核取代和催化还原两步反应制备了1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(BAPB134)、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯(BAPB)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)3种二醚二胺;再以均苯四甲酸酐(PMDA)为二酐单体,以二醚二胺和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为二胺单体,经两步法制备了3系列主链含有二醚结构的共聚酰亚胺(CoPI);由两种均聚酰胺酸溶液共混制备了PMDA-ODNPMDA-BAPB134型PI共混物薄膜。
FTIR、1H-NMR和熔点测试表明BAPB134、BAPB和BAPP单体结构正确,并且纯度较高;用乌氏粘度计测得所合成的共聚酰胺酸溶液的特性粘度均超过0.9dl/g,而聚酰胺酸共混物的粘度随着混合时间的延长而降低;用FTIR和DSC研究聚酰亚胺及其前躯体聚酰胺酸的结构,发现聚酰胺酸在276℃下基本完成亚胺化反应,400℃处理后玻璃化转变特征曲线消失。
共聚型PI的溶解性和拉伸韧性显著提高,其中PMDA-BAPB134/ODA型共聚酰亚胺薄膜的断裂伸长率均超过40%;当BAPB134含量为30%时,断裂伸长率达到最大值85%,且同组分的PI粉末可溶于浓硫酸和热的间甲酚;但是弹性模量随着BAPB134含量的增加而逐渐降低。PI共混物薄膜的拉伸强度在90MPa-16MPa之间,比均聚酰亚胺(HoPI)和同样组分的CoPI降低,断裂伸长率较小,但弹性模量较高,平均比PMDA-ODA型HoPI和CoPI分别高0.3GPa和0.5GPa。
DSC和TGA测试表明PMDA-BAPB134/ODA和PMDA-BAPB/ODA两种CoPI薄膜以及PMDA-ODA/PMDA-BAPB134型PI共混物薄膜具有和PMDA-ODA型HoPI薄膜相近的耐热性和热稳定性,玻璃化转变温度和分解温度分别在320℃和554℃以上,800℃时残余重量超过54%,而含有异丙叉结构的PMDA-BAPP/ODA型CoPI的热稳定性较差。XRD结果表明共聚型PI薄膜为非晶态结构;均聚酰亚胺和PI共混物薄膜呈现出一定得有序结构,比CoPI薄膜具有更大的结晶趋向。