高介電常數(shù)聚酰亞胺-無(wú)機(jī)粒子復(fù)合膜的制備及性能研究.pdf

1、隨著電子、信息等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，迫切需要高介電常數(shù)的易加工材料。聚酰亞胺作為一種聚合物基體材料，具有良好的綜合性能，常用作介質(zhì)材料，但介電常數(shù)較低。高介電鈣鈦礦型無(wú)機(jī)陶瓷材料雖然介電常數(shù)高，但成型溫度高、且易脆。因此，將高介電鈣鈦礦型無(wú)機(jī)陶瓷材料同聚合物復(fù)合，所制備的聚合物基復(fù)合材料具有高介電常數(shù)、低介電損耗、力學(xué)性能好、成型工容易等特點(diǎn)，逐漸成為高介電復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)之一。本論文采用聚酰亞胺與高介電的無(wú)機(jī)粒子復(fù)合，并通過(guò)紅外光譜儀、核磁

2、共振譜儀、X-射線衍射、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、差熱掃描量熱儀、靜態(tài)拉伸測(cè)試儀和熱重分析儀等對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究。具體研究工作主要有以下幾個(gè)方面：
　　1.以雙酚芴為原料，合成出9，9-雙(4-(4-氨基苯氧基)苯基)芴(BAOFL)。并以不同摩爾比混合的4，4’-二氨基二苯醚(ODA)與9，9-雙(4-(4-氨基苯氧基)苯基)芴(BAOFL)為二胺單體，分別與均苯四甲酸二酐(PMDA)、聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA

3、)用熱酰亞胺化方法分別得到聚酰亞胺薄膜(Ⅰ)和聚酰亞胺薄膜(Ⅱ)。在1 MHz頻率下，聚酰亞胺薄膜(Ⅰ)和聚酰亞胺薄膜(Ⅱ)的介電常數(shù)最大值為3.7。同時(shí)，其介電常數(shù)隨芴基團(tuán)摩爾百分含量的增加，先減小再增大，其介電損耗范圍在0.0032-0.0043之間。系列(Ⅰ)、(Ⅱ)聚酰亞胺薄膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在185-217℃范圍內(nèi)，在空氣與氮?dú)庵械臒岱纸鉁囟确秶謩e是475-549℃和475-546℃，楊氏模量在1.58-3.25 GPa范圍

4、。
　　2.以固定含量為5％的鈦酸鋇(BaTiO3)粒子，摻雜到以不同摩爾比混合的4，4’-二氨基二苯醚(ODA)與9，9-雙(4-(4-氨基苯氧基)苯基)芴(BAOFL)二胺單體，分別與均苯四甲酸二酐(PMDA)、聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA)用熱酰亞胺化方法得到聚酰亞胺薄膜(Ⅲ-1)與聚酰亞胺薄膜(Ⅲ-2)。聚酰亞胺薄膜(Ⅲ)的介電常數(shù)高于純聚酰亞胺的介電常數(shù)，在1MHz頻率下，P-1-Ba的介電常數(shù)值最大為5.47。主要是由于B

5、aTiO3粒子的加入，使得復(fù)合物內(nèi)部發(fā)生了界面極化現(xiàn)象。聚酰亞胺薄膜(Ⅲ)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍是217-233℃，在空氣與氮?dú)庵械臒岱纸鉁囟确秶謩e是547-563℃和550-562℃，楊氏模量1.72-3.57 GPa范圍。
　　3.以不同摩爾比混合的4，4’-二氨基二苯醚(ODA)與9，9-雙(4-(4-氨基苯氧基)苯基)芴(BAOFL)為二胺單體，分別與均苯四甲酸二酐(PMDA)、聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA)反應(yīng)得到聚酰胺酸后

6、，摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鈦酸鍶鋇(Ba0.8Sr0.2TiO3)粒子，采用同樣的熱酰亞胺化方法得到聚酰亞胺薄膜(Ⅳ-1)與聚酰亞胺薄膜(Ⅳ-2)。聚酰亞胺復(fù)合薄膜(Ⅳ)的介電常數(shù)普遍比聚酰亞胺復(fù)合薄膜(Ⅲ)大。主要由于Ba0.8Sr0.2TiO3粒子的介電常數(shù)比BaTiO3粒子大的緣故。聚酰亞胺復(fù)合薄膜(Ⅳ)的介電常數(shù)隨著頻率的增加而逐漸下降，在1 MHz頻率下，其最大值為6.71。聚酰亞胺復(fù)合薄膜(Ⅳ)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍是213-23

7、8℃，在空氣與氮?dú)庵械臒岱纸鉁囟确秶謩e是550-570℃和553-570℃，楊氏模量在1.74-3.87 GPa范圍4.將偶聯(lián)劑改性的Ba0.8Sr0.2TiO3加入到聚酰亞胺基體中制備成聚酰亞胺/改性Ba0.8Sr0.2TiO3復(fù)合薄膜(Ⅴ)，復(fù)合薄膜(Ⅴ)的介電常數(shù)隨著B(niǎo)a0.8Sr0.2TiO3粒子質(zhì)量百分含量的增加而增大，當(dāng)Ba0.8Sr0.2TiO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，復(fù)合膜(Ⅴ)的介電常數(shù)可達(dá)20.3，介電損耗只有0.0