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TUhjnbcbe - 2021/1/21 14:41:00
“来源:《绝缘材料》年第10期作者:*,张燕,皇甫梦鸽,姜岗岚,吴琳,刘金刚单位:1、中国商飞复合材料中心;2、中国地质大学(北京)材料科学与工程学院基金项目:上海市自然科学基金项目(17ZR);山东省重点研发计划重大科技创新工程项目(JZZY)。”背景介绍近年来,我国以第五代(5G)移动通讯技术为代表的先进信息产业得到了快速发展。5G通讯器件中信号的传输具有高速度、高频率的特征,针对器件中相关材料对于信号的衰减问题得到了广泛的重视。为了实现信号的高速传输,高分子介质材料需要具有尽可能低的介电常数(Dk)与介质损耗因数(Df)。除了介电性能以外,5G通讯器件加工过程中众多高温工序的应用对高分子材料的耐热性能以及高温尺寸稳定性也提出了越来越高的要求。PI是一类具有优良综合性能的有机高分子材料。由于优异的耐热与耐环境稳定性以及良好的力学与电学性能,标准全芳香族型PI薄膜一直是电子与电工器件绝缘介质的首选材料之一。通过文献调研可知,向PI薄膜分子结构中引入具有低摩尔极化率和高摩尔体积特征的取代基或引入空气泡孔是降低薄膜Dk值的有效途径。在各种脂环族low-DkPI薄膜中,由脂环族二酐单体与芳香族二胺单体聚合制备的PI薄膜具有最为优异的耐热性能、力学性能、光学性能以及介电性能。研究目标本研究采用脂环族二酐单体与含有茚脂环单元的芳香族二胺单体进行聚合,制备高脂环含量PI薄膜,并通过测试系统分析脂环结构的引入对于PI薄膜耐热性能、光学性能以及介电性能的影响。图1.PI树脂的制备反应方程式图文精读图2.(a)PI溶液的黏度-固含量关系;(b)PI薄膜的ATR-FTIR曲线;(c)PI薄膜的AFM图像

图2a中PI溶液的绝对黏度随着固含量的增加而增大,当固含量超过30%时,PI溶液的绝对黏度出现突增现象;图2b可以观察到酰亚胺单元的一系列特征峰,这表明成功制备了预期结构的PI薄膜;图2c可以看出该工艺制备的PI薄膜具有良好的表面平整性。

图3.(a)PI薄膜的TGA与DTG曲线;(b)PI薄膜的DSC曲线

图3评估了PI薄膜的耐热性能。从图3a可以看出PI薄膜表现出良好的耐热稳定性,在℃时的残留率为7.0%;图3b可知PI薄膜的玻璃化转变温度高达.4℃。

图4.(a)PI薄膜的UV-Vis曲线;(b)PI薄膜的介电谱图

从图4a看出PI薄膜具有优异的光学透明性,厚度为25μm的PI薄膜在nm波长处的的透光率为87.1%;图4b可观察到PI薄膜的Dk值随着测试频率的增加而略有降低,1MHz时的Dk值为2.71,表现出良好的low-Dk特征。

全文小结本文设计并合成了一种高脂环含量型PI薄膜。脂环单元,包括双环己基以及三甲基取代茚环的低摩尔极化率、高摩尔体积特征赋予了PI薄膜良好的综合性能,包括良好的耐热稳定性、优异的光学性能以及良好的介电性能,使得这类PI薄膜在光电通讯、5G通讯等高技术领域具有很好的应用前景。作者简介*:博士,高级工程师;作为复合材料中心先进工艺与材料研究团队技术主管,全面负责关于复合材料先进成型工艺的开发与工程化工作,支持航空材料国产化工程验证。主要研究领域包括三个方向:先进热塑性复合材料成型工艺、复合材料非热压罐成型技术、碳纤维复合材料国产化工艺考核。年加入上海飞机制造有限公司先进复合材料中心,先后参与C大型客机复合材料平行尾翼的技术攻关和多项支线客机复合材料工艺开发及适航验证工作。年开始承担预先研究技术攻关任务,完成了《大型客机复合材料机翼翼盒制造可行性开发》等攻关课题。年开始专注于航空复合材料先进工艺、先进材料的开发和验证,目前负责多项中国商飞技术创新研究及上海市科委自然科学基金等任务。本文有删减,如需阅读详细内容,请查阅年第10期《绝缘材料》杂志,或点击文末“阅读原文”在线阅读。版权声明:此文为作者原创,未经允许,严禁转载。欢迎转发朋友圈!预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
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