含氰基聚酰亚胺的制备及性能研究

发布时间：2020-08-08 04:21

【摘要】：聚酰亚胺(PI)由于其独特的结构和优异的各项性能成为多个研究领域的热点,如工程塑料、气体分离、燃料电池、生物仿生、发光材料、柔性覆铜箔等等,且由于自身结构的可调控性,可以从多个角度对分子链进行结构设计并进行相对应的结构-性能关系的研究,为此,本论文从结构设计角度出发,向PI主链中引入氰基官能团,制备具有高耐热性和尺寸稳定性的PI膜材料,并研究氰基官能团的引入对于PI膜材料各项性能的影响,将其初步应用于无胶二层挠性覆铜箔(2L-FCCL)领域,从而达到降低膜自身热膨胀系数(CTE值)和改善PI/Cu界面粘附性的目的,主要工作如下。一、通过亲核取代后还原的方法合成含联苯结构和氰基基团的二胺单体(CN-BP-DA)和相应的不含氰基二胺单体(BP-DA),以这两种二胺单体为基础成功制备了氰基系列PI膜和不含氰基系列PI膜,通过性能测试研究结构与性能的关系,发现氰基系列PI膜有更加出色的耐热性(Tg 250°C以上,Td5%550°C以上)、机械性能(拉伸强度最高可达164MPa)、透光性和尺寸稳定性(37.98-61.23ppm/K),且两种系列膜均具有较好的介电性能、耐溶剂性和低吸湿性,为进一步增强氰基薄膜的尺寸稳定性,即降低其热膨胀系数(CTE值),我们以CN-BP-DA单体为基础,制备联苯型氰基共聚PI系列膜和苯并VA唑型氰基共聚PI膜材料,发现氰基共聚PI膜较均聚膜热膨胀系数大幅降低,且可以通过调节共聚比例接近铜的CTE值(17.7 ppm/K)甚至更低,而且耐热性和机械性能得到进一步提升。二、合成三氰基二胺单体(CNDA)并基于CNDA成功的制备了多氰基系列PI膜材料,所制备的多氰基系列PI膜拥有出色的耐热性(Tg 245°C以上,Td5%540°C以上)、力学强度(拉伸强度最高达165MPa)和尺寸稳定性,此外,由于对氰基苯基侧基的引入和分子链中醚键的存在使溶解性能提升,加工性能得到改善。三、在前两部分工作的基础上,将所制备的含氰基PI薄膜应用在2L-FCCL领域中,做柔性覆铜箔研究,通过涂覆和热压两种工艺成功制备了2L-FCCL并进行剥离强度测试,发现涂覆工艺制备的覆铜箔其测试所得剥离强度比热压法制备的覆铜箔剥离强度要高,含氰基PI膜制备的覆铜箔比不含氰基PI膜制备的覆铜箔要高,证明了氰基的存在有助于提高PI膜的粘附性,对于加工难度较大的氰基共聚薄膜,我们采取表面碱液处理的方式,增大表面能和润湿度,再通过热压方式制备覆铜箔,发现剥离强度有明显的提高。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ323.7;TB383.2

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本文编号：2785043