專利名稱：聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種功能高分子材料的制備方法，特別是一種聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
聚酰亞胺是一類(lèi)具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、介電性能和機(jī)械性能的高性能聚合物材料，在航天工業(yè)和微電子工業(yè)等現(xiàn)代高技術(shù)領(lǐng)域有非常重要的應(yīng)用。例如在微電子制造工業(yè)中，用作各類(lèi)器件鈍化保護(hù)和層間介電等。在這些方面的研究中，聚酰亞胺層必須形成微細(xì)的聯(lián)接通孔或聯(lián)接窗口。傳統(tǒng)的做法是在非光敏性的聚酰亞胺膜上涂上一層光刻膠，然后曝光得到光刻膠圖形，以光刻膠圖作掩蔽層，采用腐蝕劑腐蝕下層的聚酰亞胺，再除去光刻膠層，才能得到聚酰亞胺圖形，這個(gè)工藝過(guò)程繁瑣低效。目前微電子工業(yè)對(duì)感光聚酰亞胺包括機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性能以及線膨脹系數(shù)等的綜合性能要求越來(lái)越高，因此，研究和開(kāi)發(fā)具有較高綜合性能的光敏聚酰亞胺材料意義深遠(yuǎn)。Journal of Polymer SciencePart APolymer Chemistry，31，2493-2498(1993)研究發(fā)現(xiàn)，將一定量的有機(jī)化粘土均勻的分散于聚酰亞胺中，所得聚酰亞胺/粘土納米復(fù)合材料具有優(yōu)良的氣體阻隔性能和較低的線膨脹系數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明從提高材料綜合性能的角度出發(fā)，合成了一種新型聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料。由于復(fù)合材料中含有大量剝離的粘土片層，在不影響材料光刻性能的同時(shí)，能有效提高材料的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能，降低材料的線膨脹系數(shù)，將會(huì)在微電子制造領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。
本發(fā)明聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的制備方法如下將有機(jī)化粘土均勻的分散于25ml-100ml間甲酚溶劑中，其重量百分比為二酐及二胺單體總重的1％-5％，升溫至50℃-100℃，劇烈攪拌30分鐘，降至室溫，再向其中加入等當(dāng)量的二酐單體和二胺單體，其用量為0.005mol-0.02mol，以及催化劑異喹啉，異喹啉用量為0.05ml-0.2ml，在室溫下攪拌1-2小時(shí)至兩單體完全溶解，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至180℃繼續(xù)反應(yīng)1-2小時(shí)，得到聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的間甲酚溶液。
本發(fā)明使用的二酐單體包括二苯酮四羧酸二酐、二苯酮基苯四羧酸二酐、二苯氧基二苯酮四羧酸二酐、蒽醌四羧酸二酐、呫噸酮四羧酸二酐、硫代呫噸酮四羧酸二酐。
本發(fā)明使用的二胺單體包括4，4′-二氨基-3，3′-二甲基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二乙基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二丙基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二異丙基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二甲硫基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二乙硫基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二丙硫基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二異丙硫基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四甲基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四乙基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四丙基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四異丙基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四甲硫基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四乙硫基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四丙硫基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四異丙硫基二苯甲烷。
本發(fā)明聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的聚合反應(yīng)方程式可表示為 其中，Ar為 (X＝O，S)R為-CH3，-CH2CH3，-CH2CH2CH3，-CH(CH3)2，-SCH3，-SCH2CH3，-SCH2CH2CH3，-SCH(CH3)2；R′為-H，-CH3，-CH2CH3，-CH2CH2CH3，-CH(CH3)2，-SCH3，-SCH2CH3，-SCH2CH2CH3，-SCH(CH3)2。
將本發(fā)明制備的聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的間甲酚溶液涂膜于玻璃板上，置于真空烘箱中進(jìn)行熱處理70℃12小時(shí)、120℃4小時(shí)、200℃4小時(shí)、260℃2小時(shí)、280℃2小時(shí)，得到聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的薄膜，測(cè)試其各種性能。
本發(fā)明制備的聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料經(jīng)X射線衍射、透射電子顯微鏡表征其結(jié)構(gòu)。通過(guò)調(diào)節(jié)上述結(jié)構(gòu)中的Ar，R和R′和選擇不同的有機(jī)化粘土，可以得到多種聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料。
具體實(shí)施例方式以下的實(shí)例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)例1將0.0274克(二酐及二胺單體總重的1％)十六烷基季銨鹽有機(jī)化蒙脫土分散于25ml間甲酚中，升溫至100℃，同時(shí)劇烈攪拌30分鐘。待溶液降至室溫，向其中加入1.61克(0.005mol)二苯酮四羧酸二酐和1.13克(0.005mol)4，4′-二氨基-3，3′-二甲基二苯甲烷，繼續(xù)攪拌大約2小時(shí)至兩單體完全溶解，加入0.05ml異喹啉，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至180℃，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束，得到聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的間甲酚溶液。
將上述制備的聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的間甲酚溶液潑膜于玻璃板上，置于真空烘箱中進(jìn)行熱處理70℃12小時(shí)，120℃4小時(shí)，200℃4小時(shí)，260℃ 2小時(shí)，280℃2小時(shí)。得到聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的薄膜。下表為相同化學(xué)組成的聚酰亞胺與上述復(fù)合材料的性能比較表。
TdTg模量 拉伸強(qiáng)度 斷裂伸長(zhǎng)線膨脹系數(shù) 吸水率(℃) (℃) (MPa) (MPa) 率(％) (×10-5K-1) (％)感光聚酰亞胺522 270 3.68 113.1 4.5 4.650.87感光復(fù)合材料541 273 4.37 124.5 4.7 3.700.8權(quán)利要求
1.聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于將有機(jī)化粘土均勻的分散于25ml-100ml間甲酚溶劑中，其重量百分比為二酐及二胺單體總重的1％-5％，升溫至50℃-100℃，劇烈攪拌30分鐘，降至室溫，再向其中加入等當(dāng)量的二酐單體和二胺單體，其用量為0.005mol-0.02mol，以及催化劑異喹啉，異喹啉用量為0.05ml-0.2ml，在室溫下攪拌1-2小時(shí)至兩單體完全溶解，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至180℃繼續(xù)反應(yīng)1-2小時(shí)，得到聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的間甲酚溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于二酐單體包括二苯酮四羧酸二酐、二苯酮基苯四羧酸二酐、二苯氧基二苯酮四羧酸二酐、蒽醌四羧酸二酐、呫噸酮四羧酸二酐、硫代呫噸酮四羧酸二酐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于二胺單體包括4，4′-二氨基-3，3′-二甲基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二乙基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二丙基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二異丙基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二甲硫基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二乙硫基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二丙硫基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′-二異丙硫基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四甲基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四乙基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四丙基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四異丙基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四甲硫基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四乙硫基二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四丙硫基-二苯甲烷；4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四異丙硫基二苯甲烷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料的制備方法。以二酐及二胺單體和有機(jī)化粘土為原料，利用原位聚合方法制備而成的聚酰亞胺/粘土感光納米復(fù)合材料與同化學(xué)組成的感光材料相比，其熱穩(wěn)定性能、機(jī)械性能都有所提高，線膨脹系數(shù)有一定程度的下降，將在感光聚酰亞胺領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08L77/00GK1424355SQ0215772
公開(kāi)日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2002年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月25日
發(fā)明者梁竹梅, 印杰 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)