CN103772981A - 低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103772981A
CN103772981A CN201310745175.0A CN201310745175A CN103772981A CN 103772981 A CN103772981 A CN 103772981A CN 201310745175 A CN201310745175 A CN 201310745175A CN 103772981 A CN103772981 A CN 103772981A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluorinated graphene
graphene
matrix material
dielectric constant
fluorinated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310745175.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103772981B (zh
Inventor
刘向阳
王旭
高杰
李保印
范聪
任萌萌
吴鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Aoniu New Material Co ltd
Original Assignee
Sichuan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University filed Critical Sichuan University
Priority to CN201310745175.0A priority Critical patent/CN103772981B/zh
Publication of CN103772981A publication Critical patent/CN103772981A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103772981B publication Critical patent/CN103772981B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/1003—Preparatory processes
    • C08G73/1007—Preparatory processes from tetracarboxylic acids or derivatives and diamines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料是以环氧树脂或聚酰亚胺为聚合物基体，其中含有质量百分比为0.3～5%的氟化石墨烯，该复合材料的介电常数为1.73～2.2。本发明公开的制备方法是：（1）将石墨烯及其衍生物升温氟化即得氟化石墨烯；（2）将氟化石墨烯制成氟化石墨烯分散液后与环氧树脂或聚酰亚胺的前驱体胶液混合均匀；（3）将混合胶液倒入模具脱除溶剂后，在100～160℃下初步固化0.5～5h，再升温至170～350℃固化0.5～5h，冷却即可。由于本发明是通过氟化石墨烯与聚合物复合引入氟元素来降低介电常数，故其不仅设计思路巧妙，工艺简单易行，成本低，效果好，还能保持甚至提高了复合材料原有的力学性能和热稳定性能。

Description

低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于低介电常数复合材料及其制备技术领域，具体涉及一种低介电常数的聚合物/氟化石墨烯复合材料及其制备方法。 
背景技术
随着电子信息技术的突飞猛进，电子产品正朝着轻量薄型化、高性能化和多功能化的方向发展。进入21世纪以来，特别是近几年，超大规模集成电路器件的集成度越来越高，因此对低介电常数材料的需求也越来越大。 
一些高性能的聚合物材料，如聚酰亚胺和环氧树脂，因具有优良的耐热性、较高的力学性能、抗辐射性能、耐化学腐蚀性和粘结性等，多年前就被作为金属间的电介质广泛应用于微电子、航空航天等领域。然而，随着集成电路的尺寸越变越小，信号在微型集成电路中的延迟现象越来越严重，电路中互联的电阻与电容延迟产生的寄生效应也越来越明显，不能满足超大规模集成电路的微型化、高集成化的发展。为了使信号传输更快，同时减少信号干扰及感应耦合，要求新一代介电材料的介电常数在2.2以下[acobs J D,Arlen M J,Wang D H,et al.[J].Polymer,2010,51(14):3139-3146]，而普通的聚酰亚胺和环氧树脂等聚合物的介电常数却在3～4之间[李艳青，唐旭东，董杰，合成技术及应用2010(25),29-32]，很显然不能满足新一代介电材料的使用要求。 
为了降低聚酰亚胺和环氧树脂等聚合物的介电常数，现有技术通常的改性方法包括以下几种：（1）在聚合物本体中引入纳米孔洞；（2）引入含氟单体；（3）与无机物材料杂化，如二氧化硅等。孔洞引入方法常使得材料的力学性能下降、吸水率升高[S.Yang,P.A.Mirau,C.S.Pai,O.Nalamasu,E.Reichmanis,E.K.Lin,H.J.Lee,D.W.Gidley,J.Sun,Chem.Mater.,2001,13,2762]；而与无机物材料杂化的需要量通常较大，常需10wt%甚至更多，从而会带来在基体中的分散问题[C.M.Leu,G.M.Reddy,K.H.Wei,C.F.Shu,Chem.Mater.,2003,15,2261;L.Y.Jiang,C.M.Leu,K.H.Wei,Adv.Mater.,2002,14,426]。引入氟原子对降低材料的介电常数虽然非常有效，但目前报道的方法均是先合成含氟单体，然后再将含氟单体与其它单体进行聚合引入，无疑存在含氟单体制备困难复杂，成本过高，所得聚合物分子量低等不利因素[Willi Volksen,Robert D.Miller,and Geraud Dubois,Chem.Rev.2010,110,56–110]。因此，寻求能降低材料介电性常数并保持材料良好力学性能、热稳定性能的新方法新思路对推动新一代聚合物材料在超大规模集成电路中的应用有着至关重要的意义。 
发明内容
本发明的目的在于针对现有降低聚合物材料介电常数方法的不足，提供一种低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料的制备方法。 
本发明的另一个目的是提供一种由上述方法制备的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料。 
本发明提供的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤： 
（1）将石墨烯或其衍生物中的任一种置于真空反应器中，在室温和惰性气氛下通入氟气和惰性气体的混合气，控制氟气在反应器中的初始分压为10～100KPa，升温至150～300℃，保温氟化反应0.5～4小时后冷却至室温即得氟碳摩尔比为0.4～1.1的氟化石墨烯； 
（2）将氟化石墨烯制成氟化石墨烯分散液后与未固化的环氧树脂胶液或聚酰胺酸胶液混合均匀，并控制氟化石墨烯的质量为环氧树脂或聚酰亚胺质量的0.3～5%； 
（3）将步骤（2）得到的混合胶液倒入模具中，在40～90℃下抽真空0.5～5h脱除溶剂，然后在100～160℃下初步固化0.5～5h，再升温至170～350℃固化0.5～5h，即得低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料。 
以上方法中，步骤（1）中氟气在反应器中的初始分压优选30～100KPa，升温优选200～300℃，保温氟化反应优选1～3小时。 
以上方法中，步骤（2）是按照以下三种方法中的任一种进行： 
①先将氟化石墨烯加入足量的溶剂中，经超声30～180min获得均匀的分散液，然后将该分散液与聚酰胺酸胶液混合均匀； 
②先将氟化石墨烯加入足量的溶剂中，经超声30～180min获得均匀的分散液，然后加入等摩尔的二酐单体与二胺单体，室温下搅拌4～48小时，得到聚酰胺酸与氟化石墨烯的混合胶液； 
③先将氟化石墨烯加入足量的溶剂中，经超声30～180min获得均匀的分散液，然后将未固化的环氧树脂胶液加入该分散液中混合均匀。 
以上方法中，步骤（1）所用石墨烯衍生物为氧化石墨烯、氢化石墨烯、羟基化 石墨烯或氨基化石墨烯。 
以上方法中，步骤（1）的氟碳摩尔比最好控制为0.6～1.1。 
以上步骤（2）的三种方法中，方法①和②中所用溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺中或二甲基甲酰胺中的任一种，方法③中所用溶剂为乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷、二甲基乙酰胺中或二甲基甲酰胺中的任一种。 
以上步骤（2）的三种方法中，方法①所用的聚酰胺酸胶液可从市面购买，也可参照文献[X.Y.Liu,L.H.Guo,Y.Gu,Polymer,2005,46,11949；X.Y.Liu,J.Yang,L.H.Guo,Y.Gu,Macromol.Rapid Commun.,2005,26,1682]所披露的方法制备，但不局限于此。方法③中所用未固化的环氧树脂胶液可从市面购买。 
以上步骤（2）的三种方法中，方法②所用二酐单体为均苯四酸酐、联苯四酸二酐、2,2-二（三氟甲基）对苯醚二酐，4,4’-二苯甲酮四酸二酐，3,3’,4,4’-二苯醚四酸二酐或4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐中的任一种；所用二胺单体为4,4’-二胺二苯醚、2,2-二（对胺基苯基）丙烷、2,2-二（对胺基苯基）-二（三氟甲基）丙烷、3,3'-二甲基-4,4'-二胺基二苯基甲烷或2-(4-氨基苯基)-5氨基苯并咪唑中的任一种。 
以上步骤（2）的三种方法中，超声分散优选30～100min。 
以上方法中，步骤（3）优选在40～80℃下抽真空0.5～4h脱除溶剂，优选在100～140℃下初步固化1～3h，再升温优选180～350℃固化1～3h。 
本发明提供的由上述方法制备的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料，该材料是以环氧树脂或聚酰亚胺为聚合物基体，并按质量百分比计含有0.3～5%的氟化石墨烯，该复合材料的介电常数为1.73～2.2，基体为环氧树脂时，其杨氏模量为1.1～1.2GPa，热失重5%的温度为414～425℃，基体为聚酰亚胺时，其杨氏模量为2.2～3.7GPa，热失重5%的温度为614～623℃。 
以上复合材料按质量百分比计优选含有0.3～3%的氟化石墨烯，该复合材料的介电常数为1.73～2.15。 
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 
1、由于本发明提供的低介电常数复合材料是通过将石墨烯或其衍生物氟化后得到的氟化石墨烯与环氧树脂或聚酰亚胺复合，将氟元素引入到环氧树脂或聚酰亚胺体系中，因而设计思路巧妙，工艺简单易行，成本低，不仅避免现有技术采用含氟单体所带来的工艺复杂和成本高等问题，还为降低聚合物介电常数领域提供了一种新的技术解决途径和新的思想。 
2、由于本发明提供的低介电常数复合材料引入的氟元素可充分发挥氟原子的强电负性与周围聚合物大分子相互作用，限制大分子中的电子极化，因而能将聚合物材料的介电常数从3以上降至1.73～2.2，达到新一代的介电材料的介电常数在2.2以下的要求，这样不仅能使信号传输更快，且还可减少信号干扰及感应耦合，减弱信号在微型集成电路中的延迟现象和电路中互联的电阻与电容延迟产生的寄生效应，满足超大规模集成电路的微型化、高集成化的发展要求，推动聚合物材料在超大规模集成电路中的应用。 
3、由于本发明提供的低介电常数复合材料中仅需加入少量（0.3～5wt%）氟化石墨烯便可以使聚酰亚胺和环氧树脂的的介电常数大幅降低，因而不仅不会产生现有技术无机物材料在基体中因分散所带来的问题，还可在降低改性成本的同时，保持甚至提高了聚合物复合材料原有的优异力学性能和热稳定性能。 
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。 
值得说明的是，1）以下实施例所得氟化物石墨烯的氟碳比值是通过X射线光电子能谱测试所得；2）以下实施例和对比例所得复合材料，是通过宽频介电阻测试仪Agilent4294A在室温、空气湿度为50%和频率1MHz条件下测试的介电常数；3）以下实施例和对比例所得复合材料的拉伸强度、杨氏模量以及5%热失重温度（T5%）是按照文献（Peng Zhang et.al.,Polym.Adv.Technol.2012,231362–1368）所公开的方法测试的。 
实施例1 
（1）将100重量份氧化石墨烯置于真空反应器中，抽真空，并用氮气置换反应器中的空气三次后，在室温下向反应器中充入氟气和氮气的混合气至氟气的初始分压为10KPa，升温至300℃，保温氟化反应2小时自然冷却，所得氟化石墨烯的氟碳摩尔比为0.6。 
（2）先将氟化石墨烯于N-甲基吡咯烷酮中超声分散30min，得到氟化石墨烯分散液，然后将4,4’-二胺二苯醚与等摩尔的联苯四酸二酐加入N-甲基吡咯烷中，室温下搅拌24小时得聚酰胺酸胶液，将制得的氟化石墨烯的分散液与聚酰胺酸胶液经 机械振动混合均匀，使其中氟化石墨烯的质量为聚酰亚胺质量的1%。 
（3）将所得混合胶液倒入模具中，并在90℃下抽真空0.5h脱除溶剂，然后在160℃下初步固化2h，再升温至350℃固化2h，即得聚酰亚胺/氟化石墨烯复合材料。 
实施例2 
（1）将100重量份石墨烯置于真空反应器中，抽真空，并用氮气置换反应器中的空气三次后，在室温下向反应器中充入氟气和氮气的混合气至氟气的初始分压为100KPa，升温至150℃，保温氟化反应0.5小时自然冷却，所得氟化石墨烯的氟碳摩尔比为0.8。 
（2）先将氟化石墨烯于N-甲基吡咯烷酮中超声分散180min，得到氟化石墨烯分散液，然后将2,2-二（对胺基苯基）丙烷与等摩尔的均苯四酸酐加入N-甲基吡咯烷中，室温下搅拌48小时得聚酰胺酸胶液，将制得的氟化石墨烯的分散液与聚酰胺酸胶液经机械振动混合均匀，使其中氟化石墨烯的质量为聚酰亚胺质量的2%。 
（3）将所得混合胶液倒入模具中，并在80℃下抽真空1h脱除溶剂，然后在140℃下初步固化3h，再升温至300℃固化3h，即得聚酰亚胺/氟化石墨烯复合材料。 
实施例3 
（1）将100重量份氧化石墨烯置于真空反应器中，抽真空，并用氮气置换反应器中的空气三次后，在室温下向反应器中充入氟气和氮气的混合气至氟气的初始分压为50KPa，升温至250℃，保温氟化反应1小时自然冷却，所得氟化石墨烯的氟碳摩尔比为0.4。 
（2）先将氟化石墨烯于二甲基乙酰胺中超声分散100min，得到氟化石墨烯分散液，然后将2-(4-氨基苯基)-5氨基苯并咪唑与等摩尔的2,2-二（三氟甲基）对苯醚二酐加入N-甲基吡咯烷中，室温下搅拌4小时得聚酰胺酸胶液，将制得的氟化石墨烯的分散液与聚酰胺酸胶液经机械振动混合均匀，使其中氟化石墨烯的质量为聚酰亚胺质量的3%。 
（3）将所得混合胶液倒入模具中，并在80℃下抽真空1h脱除溶剂，然后在140℃下初步固化3h，再升温至300℃固化2h，即得聚酰亚胺/氟化石墨烯复合材料。 
实施例4 
（1）将100重量份氧化石墨烯置于真空反应器中，抽真空，并用氮气置换反应器中的空气三次后，在室温下向反应器中充入氟气和氮气的混合气至氟气的初始分压为80KPa，升温至200℃，保温氟化反应4小时自然冷却，所得氟化石墨烯的氟 碳摩尔比为1.1。 
（2）先将氟化石墨烯加入丙酮中，经超声分散100min，获得均匀的氟化石墨烯分散液，然后将未固化的环氧树脂胶液加入该分散液中混合均匀，使其中氟化石墨烯的质量为聚酰亚胺质量的5%。 
（3）将所得混合胶液倒入模具中，并在40℃下抽真空5h脱除溶剂，然后在100℃下初步固化0.5h，再升温至170℃固化0.5h，即得环氧树脂/氟化石墨烯复合材料。 
实施例5 
（1）将100重量份氧化石墨烯置于真空反应器中，抽真空，并用氮气置换反应器中的空气三次后，在室温下向反应器中充入氟气和氮气的混合气至氟气的初始分压为30KPa，升温至300℃，保温氟化反应3小时自然冷却，所得氟化石墨烯的氟碳摩尔比为1.0。 
（2）先将氟化石墨烯加入乙醇中，经超声分散80min，获得均匀氟化石墨烯分散液，然后将未固化的环氧树脂胶液加入该分散液中混合均匀，使其中氟化石墨烯的质量为聚酰亚胺质量的3%。 
（3）将所得混合胶液倒入模具中，并在60℃下抽真空4h脱除溶剂，然后在120℃下初步固化1h，再升温至200℃固化1h，即得环氧树脂/氟化石墨烯复合材料。 
实施例6 
（1）将100重量份氢化石墨烯置于真空反应器中，抽真空，并用氮气置换反应器中的空气三次后，在室温下向反应器中充入氟气和氮气的混合气至氟气的初始分压为100KPa，升温至250℃，保温氟化反应3小时自然冷却，所得氟化石墨烯的氟碳摩尔比为1.1。 
（2）先将氟化石墨烯于二甲基甲酰胺中超声分散60min，得到氟化石墨烯分散液，然后加入等摩尔的2,2-二（对胺基苯基）-二（三氟甲基）丙烷与4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐，室温下搅拌24小时，得到聚酰胺酸与氟化石墨烯的混合胶液，其中氟化石墨烯的质量为聚酰亚胺质量的0.3%。 
（3）将所得混合胶液倒入模具中，在70℃下抽真空3h脱除溶剂，然后在140℃下初步固化5h，再升温至250℃固化5h，既得聚酰亚胺/氟化石墨烯复合材料。 
实施例7 
（1）将100重量份羟基化石墨烯置于真空反应器中，抽真空，并用氮气置换反应器中的空气三次后，在室温下向反应器中充入氟气和氮气的混合气至氟气的初始 分压为100KPa，升温至250℃，保温氟化反应3小时自然冷却，所得氟化石墨烯的氟碳摩尔比为1.1。 
（2）先将氟化石墨烯于二甲基甲酰胺中超声分散60min，得到氟化石墨烯分散液，然后加入等摩尔的3,3'-二甲基-4,4'-二胺基二苯基甲烷与3,3’,4,4’-二苯醚四酸二酐，室温下搅拌40小时，得到聚酰胺酸与氟化石墨烯的混合胶液，其中氟化石墨烯的质量为聚酰亚胺质量的2%。 
（3）将所得混合胶液倒入模具中，在80℃下抽真空2h脱除溶剂，然后在140℃下初步固化3h，再升温至300℃固化2h，即得聚酰亚胺/氟化石墨烯复合材料。 
实施例8 
（1）将100重量份氨基化石墨烯置于真空反应器中，抽真空，并用氮气置换反应器中的空气三次后，在室温下向反应器中充入氟气和氮气的混合气至氟气的初始分压为100KPa，升温至250℃，保温氟化反应3小时自然冷却，所得氟化石墨烯的氟碳摩尔比为1.1。 
（2）先将氟化石墨烯于二甲基甲酰胺中超声分散60min，得到氟化石墨烯分散液，然后加入等摩尔的3,3'-二甲基-4,4'-二胺基二苯基甲烷与4,4’-二苯甲酮四酸二酐，室温下搅拌12小时，得到聚酰胺酸与氟化石墨烯的混合胶液，其中氟化石墨烯的质量为聚酰亚胺质量的2%。 
（3）将所得混合胶液倒入模具中，在80℃下抽真空2h脱除溶剂，然后在140℃下初步固化3h，再升温至300℃固化2h，即得聚酰亚胺/氟化石墨烯复合材料。 
实施例9 
（1）将100重量份石墨烯置于真空反应器中，抽真空，并用氮气置换反应器中的空气三次后，在室温下向反应器中充入氟气和氮气的混合气至氟气的初始分压为60KPa，升温至250℃，保温氟化反应2小时自然冷却，所得氟化石墨烯的氟碳摩尔比为1.0。 
（2）先将氟化石墨烯加入乙醇中，经超声分散70min，获得均匀氟化石墨烯分散液，然后将未固化的环氧树脂胶液加入该分散液中混合均匀，使其中氟化石墨烯的质量为聚酰亚胺质量的0.3%。 
（3）将所得混合胶液倒入模具中，并在50℃下抽真空4h脱除溶剂，然后在110℃下初步固化2h，再升温至180℃固化0.5h，即得环氧/氟化石墨烯复合材料。 
对比例1 
在100mL带有机械搅拌的三口烧瓶中加入60ml N-甲基吡咯烷酮，再加入0.0121mol的4,4’-二胺二苯醚，通入氮气保护，搅拌至二胺完全溶解后加入等摩尔的联苯四酸二酐，在冰水浴中反应36小时，得到固含量为10%的聚酰胺酸溶液。然后将聚酰胺酸溶液涂膜，在-0.095Mpa的真空条件下于80℃加热1h，140℃加热1h，220℃加热2h，300℃加热0.5h使其热酰亚胺化，冷却后即得聚酰亚胺薄膜。 
对比例2 
将未固化的环氧树脂倒入模具中，在40℃下抽真空脱溶剂5h，然后在100℃初步固化0.5h，再在170℃进行高温固化0.5h，即得未复合杂化的环氧树脂材料。 
为了考察上述实施例和对比例制得的材料的性能，本发明分别对其进行了介电常数、杨氏模量以及5%热失重温度（T5%）的测定，结果如表1、2所示。 
表1聚酰亚胺/氟化石墨烯复合材料性能测试结果 
实施例编号 1 2 3 6 7 8 对比例1
介电常数 2.02 2.13 1.73 1.98 2.05 2.13 3.35
杨氏模量（GPa） 2.2 3.7 3.2 2.5 3.1 3.5 1.7
T5%（℃） 614 616 623 614 621 617 615
从表1的测试结果可以看出，与氟化石墨烯复合的聚酰亚胺的介电常数可以降到2左右，同时机械性能和热稳定性能得到了保持甚至提高。如实施例1仅加入了质量分数1%的氟化石墨烯，其介电常数由3.35降到2.02，同时杨氏模量提高30%，且其热稳定性得到很好的保持。 
表2环氧树脂/氟化石墨烯复合材料性能测试结果 
实施例编号 4 5 9 对比例2
介电常数 2.2 2.15 2.18 3.6
杨氏模量（GPa） 1.1 1.2 1.1 0.9
T5%（℃） 414 425 410 403
从表2的测试结果也可以看出，与氟化石墨烯复合的聚酰亚胺的介电常数可以降到2.2以及以下，同时机械性能和热稳定性能均得到了提高。 

Claims (9)

1.一种低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）将石墨烯或其衍生物中的任一种置于真空反应器中，在室温和惰性气氛下通入氟气和惰性气体的混合气，控制氟气在反应器中的初始分压为10～100KPa，升温至150～300℃，保温氟化反应0.5～4小时后冷却至室温即得氟碳摩尔比为0.4～1.1的氟化石墨烯；
（2）将氟化石墨烯制成氟化石墨烯分散液后与未固化的环氧树脂胶液或聚酰胺酸胶液混合均匀，并控制氟化石墨烯的质量为环氧树脂或聚酰亚胺质量的0.3～5%；
（3）将步骤（2）得到的混合胶液倒入模具中，在40～90℃下抽真空0.5～5h脱除溶剂，然后在100～160℃下初步固化0.5～5h，再升温至170～350℃固化0.5～5h，即得低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料的制备方法，该方法中步骤（2）是按照以下三种方法中的任一种进行：
①先将氟化石墨烯加入足量的溶剂中，经超声30～180min获得均匀的分散液，然后将该分散液与聚酰胺酸胶液混合均匀；
②先将氟化石墨烯加入足量的溶剂中，经超声30～180min获得均匀的分散液，然后加入等摩尔的二酐单体与二胺单体，室温下搅拌4～48小时，得到聚酰胺酸与氟化石墨烯的混合胶液；
③先将氟化石墨烯加入足量的溶剂中，经超声30～180min获得均匀的分散液，然后将未固化的环氧树脂胶液加入该分散液中混合均匀。
3.根据权利要求2所述的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料的制备方法，该方法中①和②中所用溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺中或二甲基甲酰胺中的任一种，③中所用溶剂为乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷、二甲基乙酰胺中或二甲基甲酰胺中的任一种。
4.根据权利要求2所述的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料的制备方法，该方法中②所用二酐单体为均苯四酸酐、联苯四酸二酐、2,2-二（三氟甲基）对苯醚二酐，4,4’-二苯甲酮四酸二酐，3,3’,4,4’-二苯醚四酸二酐或4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐中的任一种；所用二胺单体为4,4’-二胺二苯醚、2,2-二（对胺基苯基）丙烷、2,2-二（对胺基苯基）-二（三氟甲基）丙烷、3,3'-二甲基-4,4'-二胺基二苯基甲烷或2-(4-氨基苯基)-5氨基苯并咪唑中的任一种。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料的制备方法，该方法中所用石墨烯衍生物为氧化石墨烯、氢化石墨烯、羟基化石墨烯或氨基化石墨烯。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料的制备方法，该方法中氟化石墨烯的氟碳摩尔比为0.6～1.1。
7.根据权利要求5所述的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料的制备方法，该方法中氟化石墨烯的氟碳摩尔比为0.6～1.1。
8.一种由权利要求1所述方法制备的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料，该材料是以环氧树脂或聚酰亚胺为聚合物基体，并按质量百分比计含有0.3～5%的氟化石墨烯，该复合材料的介电常数为1.73～2.2，基体为环氧树脂时，其杨氏模量为1.1～1.2GPa，热失重5%的温度为410～425℃，基体为聚酰亚胺时，其杨氏模量为2.2～3.7GPa，热失重5%的温度为614～623℃。
9.根据权利要求8所述的低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料，该材料按质量百分比计含有0.3～3%的氟化石墨烯，该复合材料的介电常数为1.73～2.15。
CN201310745175.0A 2013-12-30 2013-12-30 低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料及其制备方法 Active CN103772981B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310745175.0A CN103772981B (zh) 2013-12-30 2013-12-30 低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310745175.0A CN103772981B (zh) 2013-12-30 2013-12-30 低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103772981A true CN103772981A (zh) 2014-05-07
CN103772981B CN103772981B (zh) 2016-05-04

Family

ID=50565777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310745175.0A Active CN103772981B (zh) 2013-12-30 2013-12-30 低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103772981B (zh)

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105524547A (zh) * 2015-12-25 2016-04-27 山东重山光电材料股份有限公司 一种具有优异抗磨性能的聚酰亚胺/氟化石墨烯复合耐磨涂层及其制备方法
CN105968393A (zh) * 2016-05-26 2016-09-28 黑龙江科技大学 聚酰亚胺与氟化石墨烯氧化物复合材料的制备方法
CN106366444A (zh) * 2016-09-07 2017-02-01 芜湖桑乐金电子科技有限公司 氟化石墨烯改性树脂板及其制备方法
CN106366447A (zh) * 2016-09-07 2017-02-01 芜湖桑乐金电子科技有限公司 氟化石墨烯改性树脂板及其制备方法
CN106366446A (zh) * 2016-09-07 2017-02-01 芜湖桑乐金电子科技有限公司 氟化石墨烯改性树脂板及其制备方法
CN106366445A (zh) * 2016-09-07 2017-02-01 芜湖桑乐金电子科技有限公司 氟化石墨烯改性树脂板及其制备方法
CN106397983A (zh) * 2016-09-07 2017-02-15 芜湖桑乐金电子科技有限公司 氟化石墨烯改性树脂板及其制备方法
CN108484909A (zh) * 2018-03-29 2018-09-04 中国科学院福建物质结构研究所 一种氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料及其制备方法和用途
CN108862258A (zh) * 2018-08-13 2018-11-23 深圳南科新材科技有限公司 一种氟化石墨烯及其制备方法和应用以及包含其的环氧树脂复合材料
CN108872077A (zh) * 2018-06-22 2018-11-23 东华大学 一种氟碳聚合物修饰化学转化石墨烯/氧化锌薄膜状多波段光传感器件的制备方法
CN108997517A (zh) * 2018-07-05 2018-12-14 四川大学 一种氟化石墨烯改性方法及氟化石墨烯作为自由基引发剂的应用
WO2019024184A1 (zh) * 2017-07-31 2019-02-07 南方科技大学 环氧树脂固化剂、环氧树脂材料及其制备方法
CN110527265A (zh) * 2018-05-26 2019-12-03 广东延春高新材料科技股份有限公司 5g玻璃钢天线罩及其生产工艺
CN110534896A (zh) * 2018-05-26 2019-12-03 广东延春高新材料科技股份有限公司 低密度玻璃钢天线罩及其生产工艺
CN110534895A (zh) * 2018-05-26 2019-12-03 广东延春高新材料科技股份有限公司 低介电常数玻璃钢天线罩及其生产工艺
CN110556247A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 邯郸学院 一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法
CN110563926A (zh) * 2019-08-26 2019-12-13 长春长光宇航复合材料有限公司 含氟环氧树脂固化剂及其制备方法和环氧树脂材料及其制备方法
CN110628179A (zh) * 2019-08-30 2019-12-31 厦门大学 一种低介电常数阻燃电子封装材料及其制备方法
CN110868769A (zh) * 2019-11-27 2020-03-06 北京航空航天大学 一种新型加热膜及其制备方法与应用
CN111363306A (zh) * 2018-12-26 2020-07-03 中国科学院福建物质结构研究所 一种硫取代氧化氟化石墨烯/环氧树脂复合材料及制备方法和用途
CN112029098A (zh) * 2020-08-28 2020-12-04 中国科学院深圳先进技术研究院 一种聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用
CN112094425A (zh) * 2020-09-24 2020-12-18 太原科技大学 表面致密型低介电常数多孔聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法
CN112300536A (zh) * 2020-11-09 2021-02-02 四川大学 一种高介电、高导热的耐热性复合电介质
CN113549325A (zh) * 2021-06-29 2021-10-26 宁波长阳科技股份有限公司 一种低介电聚酰亚胺薄膜、其制备方法及应用
CN114836155A (zh) * 2022-03-07 2022-08-02 上海回天新材料有限公司 一种车载激光雷达用高模量环氧树脂胶粘剂
CN114989567A (zh) * 2022-07-19 2022-09-02 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 环氧树脂复合导热片及其制备方法
CN115141588A (zh) * 2022-06-29 2022-10-04 上海回天新材料有限公司 一种用于Type C密封的环氧树脂胶粘剂及其制备方法
CN117447675A (zh) * 2023-12-25 2024-01-26 山东一诺威聚氨酯股份有限公司 用于电子封装的高导热低介电常数tpu及其制备方法

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105524547B (zh) * 2015-12-25 2017-12-29 山东重山光电材料股份有限公司 一种具有优异抗磨性能的聚酰亚胺/氟化石墨烯复合耐磨涂层及其制备方法
CN105524547A (zh) * 2015-12-25 2016-04-27 山东重山光电材料股份有限公司 一种具有优异抗磨性能的聚酰亚胺/氟化石墨烯复合耐磨涂层及其制备方法
CN105968393A (zh) * 2016-05-26 2016-09-28 黑龙江科技大学 聚酰亚胺与氟化石墨烯氧化物复合材料的制备方法
CN105968393B (zh) * 2016-05-26 2019-02-15 黑龙江科技大学 聚酰亚胺与氟化石墨烯氧化物复合材料的制备方法
CN106366444A (zh) * 2016-09-07 2017-02-01 芜湖桑乐金电子科技有限公司 氟化石墨烯改性树脂板及其制备方法
CN106366447A (zh) * 2016-09-07 2017-02-01 芜湖桑乐金电子科技有限公司 氟化石墨烯改性树脂板及其制备方法
CN106366446A (zh) * 2016-09-07 2017-02-01 芜湖桑乐金电子科技有限公司 氟化石墨烯改性树脂板及其制备方法
CN106366445A (zh) * 2016-09-07 2017-02-01 芜湖桑乐金电子科技有限公司 氟化石墨烯改性树脂板及其制备方法
CN106397983A (zh) * 2016-09-07 2017-02-15 芜湖桑乐金电子科技有限公司 氟化石墨烯改性树脂板及其制备方法
WO2019024184A1 (zh) * 2017-07-31 2019-02-07 南方科技大学 环氧树脂固化剂、环氧树脂材料及其制备方法
CN108484909A (zh) * 2018-03-29 2018-09-04 中国科学院福建物质结构研究所 一种氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料及其制备方法和用途
CN108484909B (zh) * 2018-03-29 2020-07-31 中国科学院福建物质结构研究所 一种氟氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料及其制备方法和用途
CN110527265A (zh) * 2018-05-26 2019-12-03 广东延春高新材料科技股份有限公司 5g玻璃钢天线罩及其生产工艺
CN110534896A (zh) * 2018-05-26 2019-12-03 广东延春高新材料科技股份有限公司 低密度玻璃钢天线罩及其生产工艺
CN110534895A (zh) * 2018-05-26 2019-12-03 广东延春高新材料科技股份有限公司 低介电常数玻璃钢天线罩及其生产工艺
CN108872077A (zh) * 2018-06-22 2018-11-23 东华大学 一种氟碳聚合物修饰化学转化石墨烯/氧化锌薄膜状多波段光传感器件的制备方法
CN108997517A (zh) * 2018-07-05 2018-12-14 四川大学 一种氟化石墨烯改性方法及氟化石墨烯作为自由基引发剂的应用
CN108997517B (zh) * 2018-07-05 2019-12-03 四川大学 一种氟化石墨烯改性方法及氟化石墨烯作为自由基引发剂的应用
CN108862258B (zh) * 2018-08-13 2022-06-17 深圳南科新材科技有限公司 一种氟化石墨烯及其制备方法和应用以及包含其的环氧树脂复合材料
CN108862258A (zh) * 2018-08-13 2018-11-23 深圳南科新材科技有限公司 一种氟化石墨烯及其制备方法和应用以及包含其的环氧树脂复合材料
CN111363306B (zh) * 2018-12-26 2021-09-17 中国科学院福建物质结构研究所 一种硫取代氧化氟化石墨烯/环氧树脂复合材料及制备方法和用途
CN111363306A (zh) * 2018-12-26 2020-07-03 中国科学院福建物质结构研究所 一种硫取代氧化氟化石墨烯/环氧树脂复合材料及制备方法和用途
CN110563926A (zh) * 2019-08-26 2019-12-13 长春长光宇航复合材料有限公司 含氟环氧树脂固化剂及其制备方法和环氧树脂材料及其制备方法
CN110628179A (zh) * 2019-08-30 2019-12-31 厦门大学 一种低介电常数阻燃电子封装材料及其制备方法
CN110556247A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 邯郸学院 一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法
CN110868769A (zh) * 2019-11-27 2020-03-06 北京航空航天大学 一种新型加热膜及其制备方法与应用
CN112029098A (zh) * 2020-08-28 2020-12-04 中国科学院深圳先进技术研究院 一种聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用
WO2022041361A1 (zh) * 2020-08-28 2022-03-03 中国科学院深圳先进技术研究院 一种聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用
CN112094425A (zh) * 2020-09-24 2020-12-18 太原科技大学 表面致密型低介电常数多孔聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法
CN112300536A (zh) * 2020-11-09 2021-02-02 四川大学 一种高介电、高导热的耐热性复合电介质
CN113549325A (zh) * 2021-06-29 2021-10-26 宁波长阳科技股份有限公司 一种低介电聚酰亚胺薄膜、其制备方法及应用
CN114836155A (zh) * 2022-03-07 2022-08-02 上海回天新材料有限公司 一种车载激光雷达用高模量环氧树脂胶粘剂
CN115141588A (zh) * 2022-06-29 2022-10-04 上海回天新材料有限公司 一种用于Type C密封的环氧树脂胶粘剂及其制备方法
CN114989567A (zh) * 2022-07-19 2022-09-02 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 环氧树脂复合导热片及其制备方法
CN117447675A (zh) * 2023-12-25 2024-01-26 山东一诺威聚氨酯股份有限公司 用于电子封装的高导热低介电常数tpu及其制备方法
CN117447675B (zh) * 2023-12-25 2024-04-23 山东一诺威聚氨酯股份有限公司 用于电子封装的高导热低介电常数tpu及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103772981B (zh) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103772981B (zh) 低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料及其制备方法
CN103524767B (zh) 一种低线胀系数的新型电子级聚酰亚胺薄膜及其制造方法
CN107574504B (zh) 聚酰亚胺/二氧化钛杂化纤维
CN104928790A (zh) 一种聚酰亚胺纤维的制备方法
CN108530628A (zh) 一种耐高温聚酰亚胺薄膜的制备方法
CN111909487B (zh) 树脂组合物及其应用
TWI661004B (zh) 聚醯亞胺薄膜及其製備方法
CN101279510B (zh) 可吸塑、模压成型的黑色聚酰亚胺振动膜的制备方法
CN105111476A (zh) 聚酰亚胺薄膜的制备方法
KR101739842B1 (ko) 마이크로 다공성 구조의 폴리이미드 스폰지 및 이의 제조방법
CN105061764B (zh) 一种热固性聚酰亚胺树脂及其复合层压板和它们的制备方法及应用
CN108373542A (zh) 一种含笼形倍半硅氧烷/聚酰亚胺纳米杂化膜及其制备方法
CN105461925A (zh) 一种含咔唑结构的聚酰亚胺及其制备方法和应用
CN106318299A (zh) 一种耐高温环氧灌封胶及其制备方法和在igbt模块中作为封装材料的应用
CN106400159A (zh) 工艺简单的提高聚酰亚胺纤维性能的方法
CN110922754A (zh) 一种聚酰亚胺薄膜的制备方法及其应用
CN108587163A (zh) 一种高透明低膨胀聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用
CN101717508A (zh) 一种含纳米二氧化硅的聚酰亚胺杂化材料的制备方法
CN112646372A (zh) 一种低介电常数的聚酰亚胺薄膜及其应用
CN114181392B (zh) 高固含量低粘度聚酰胺酸溶液及其制备方法与应用
CN110498923A (zh) 一种耐超高温易成型聚酰亚胺树脂及其制备方法与应用
CN114230791B (zh) 本征型低介电含氟聚酰亚胺薄膜及其制备方法
CN106751823B (zh) 一种隔热复合薄膜及其制备方法
CN115477756A (zh) 一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法
KR20170115943A (ko) 연속공정을 도입한 마이크로 다공성 구조의 폴리이미드 스폰지 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230327

Address after: No. 1769 Qinglan Road, Huangjia Street, Shuangliu District, Chengdu City, Sichuan Province, 610000

Patentee after: Sichuan Aoniu New Material Co.,Ltd.

Address before: 610065, No. 24, south section of first ring road, Chengdu, Sichuan, Wuhou District

Patentee before: SICHUAN University