高性能印制线路板用聚酰亚胺树脂基体的合成与改性研究

摘要

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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 高性能覆铜板概述

1.3 高性能印制电路板用树脂基体的研究概况

1.3.1 环氧树脂(EP)

1.3.2 聚苯醚(PPO)

1.3.3 聚四氟乙烯(PTFE)

1.3.4 双马来酰亚胺树脂(BMI)

1.3.5 氰酸酯树脂(CE)

1.4 聚酰亚胺(PI)概述

1.4.1 聚酰亚胺结构与合成

1.4.2 聚酰亚胺的分类

1.4.2 聚酰亚胺的性能

1.5 聚酰亚胺的改性方法

1.5.1 引入柔性基团改性PI

1.5.2 引入扭曲的非共平面结构改性PI

1.5.3 引入液晶单元改性PI

1.5.4 特性原子改性PI

1.5.5 侧链改性PI

1.5.6 共聚改性PI

1.5.7 共混改性PI

1.5.8 PI的其它改性研究

1.6 聚酰亚胺在PCB中的应用

1.6 课题的提出和研究的主要内容

1.6.1 课题的提出

1.6.2 本论文的主要内容

第二章 二醚二胺单体的合成与表征

2.1 引言

2.2 实验

2.2.1 实验试剂及仪器

2.2.2 1，3-双(4-氨基苯氧基)苯(BAPB134)的合成

2.2.3 1，4-双(4-氨基苯氧基)苯(BAPB)的合成

2.2.4 2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)的合成

2.2.5 氯化铁/活性炭催化体系还原二硝基化合物

2.2.6 二醚二胺单体及其硝基化合物的表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 二醚二胺单体的合成原理

2.3.2 二醚二胺单体及其硝基化合物合成条件的选择

2.3.3 1，3-双(4-氨基苯氧基)苯及其硝基化合物的物化性质

2.3.4 1，4-双(4-氨基苯氧基)苯及其硝基化合物的物化性质

2.3.5 2 ,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷的物化性质

2.4 本章小结

第三章 二醚二胺共聚型聚酰亚胺的制备与性能

3.1 引言

3.2 实验

3.2.1 实验试剂及仪器

3.2.2 试剂和原料的精制

3.2.3 共聚酰胺酸的合成

3.2.4 共聚酰亚胺粉末的制备

3.2.5 共聚酰亚胺薄膜的制备

3.2.6 测试与表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 聚酰亚胺的合成原理

3.3.2 共聚酰亚胺的制备方法

3.3.3 共聚酰亚胺及其聚酰胺酸的红外光谱特征

3.3.4 共聚酰胺酸的粘度

3.3.5 共聚酰亚胺的溶解性能

3.3.6 共聚酰亚胺薄膜的热性能

3.3.7 共聚酰亚胺薄膜的力学性能

3.3.8 共聚酰亚胺薄膜的X-射线衍射分析

3.4 本章小结

第四章 PMDA-ODA/PMDA-BAPB134型PI共混物

4.1 引言

4.2 实验

4.2.1 实验原料及仪器

4.2.2 聚酰胺酸共混物的制备

4.2.3 聚酰亚胺共混物薄膜的制备

4.2.4 测试与表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 聚酰胺酸共混物的粘度

4.3.2 聚酰亚胺共混物薄膜的热性能

4.3.3 聚酰亚胺共混物薄膜的力学性能

4.3.4 聚酰亚胺共混物薄膜的X-射线衍射分析

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢