新型POSS的合成及其對熱固性樹脂的改性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著微電子工業(yè)的高速發(fā)展,對作為電子元器件和電子產品關鍵基礎材料的高性能絕緣材料提出越來越高的要求,滿足這類要求的材料須具有優(yōu)異的綜合性能,包括良好的工藝性、優(yōu)異的力學性能、低介電常數和損耗、良好的耐濕熱性能和熱穩(wěn)定性,這使得現(xiàn)有的單一材料無法滿足這種苛刻的要求。由于有機/無機雜化材料不僅集成了無機材料和有機材料的性能優(yōu)勢,而且具有某些單一材料無法具備的獨特性能,因而吸引了各國學者的關注。雙馬來酰亞胺(BMI)和氰酸酯(CE)是目前最具

2、代表性的兩種高性能熱固性樹脂,在高性能絕緣材料應用領域極具潛力。但是,它們的固化工藝和一些性能還不能完全滿足新一代電子信息產業(yè)對高性能樹脂的要求。因此新型高性能樹脂的研究具有重要的理論意義和巨大的應用價值。
   有機-無機雜化技術綜合了無機材料和有機材料的性能特點,而且材料的可設計性強,為新材料的研制提供了有效途徑。其中,采用半籠形倍半硅氧烷(IC-POSS)為組成的雜化材料因其獨特的結構與性能特點而引起人們的濃厚興趣。但是,

3、現(xiàn)有的IC-POSS種類有限,很難滿足新型高性能材料的改性要求,制約IC-POSS的應用和發(fā)展。
   本課題針對高性能絕緣材料向“高頻高速”方向發(fā)展的趨勢和現(xiàn)有樹脂存在的問題,提出“熱固性樹脂/半籠型倍半硅氧烷雜化材料”的概念。以BMI和CE樹脂為研究對象,旨在通過設計并合成新型結構IC-POSS,考察IC-POSS結構、含量對樹脂的結構與性能的影響,構建材料結構與性能的關系,獲得具有良好工藝性、優(yōu)異耐熱性和介電性能的高性能雜

4、化材料。
   首先,設計并合成了一種新型的帶有烯丙基官能團的缺角POSS(TAP-POSS),并且通過FITR、1H-NMR、29Si-NMR和XRD證實其結構。設計制備了以2,2’-二烯丙基雙酚A(DBA)改性4,4’-二苯甲烷雙馬來酰亞胺(BDM)和TAP-POSS為雜化樹脂體系(BDM/DBA/TAP-POSS)的雜化材料,系統(tǒng)對比研究了BDM/DBA/TAP-POSS雜化材料和BDM/DBA樹脂的結構與性能。研究結果表

5、明,兩個體系的固化反應機理相似,但是TAP-POSS的加入能明顯提高聚合物的交聯(lián)密度,從而導致雜化材料具有與BDM/DBA樹脂不同的結構與性能,其中交聯(lián)密度的提高主要是由于TAP-POSS有3個烯丙基官能團能夠與BDM進行反應,由于活性點的增加,從而提高聚合物的交聯(lián)密度。此外,與BDM/DBA樹脂相比,BDM/DBA/TAP-POSS雜化材料具有更優(yōu)的介電性能和熱穩(wěn)定性。例如,加入3%含量的TAP-POSS的雜化材料其玻璃化轉變溫度為3

6、30℃,而BDM/DBA樹脂只有294℃,提高了36℃。此外,在寬的頻率范圍(1-106Hz)和寬的溫度范圍(-50-300℃)研究了其介電性能,與BDM/DBA樹脂相比,在整個頻率和溫度范圍內,雜化材料不僅具有低的介電常數和介電損耗,而且具有更穩(wěn)定的介電性能。
   其次,為解決CE樹脂固化工藝性較差的缺點,開展了很多針對CE樹脂的改性研究,依據CE樹脂與環(huán)氧基化合物良好的化學反應性作為理論指導,設計合成了含有環(huán)氧基團的半籠型

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