[发明专利]聚醚酰亚胺膜和多层结构体

说明书

含聚醚酰亚胺(其是聚酰亚胺的一类)的高性能聚合物组合物广泛用于高温环境，这是因为聚醚酰亚胺具有高的耐热性、优良的尺寸稳定性和热稳定性、化学耐性和阻燃性。含聚醚酰亚胺的聚合物组合物常常用于电器应用(electrical applications)中，遍及各种工业例如电信和汽车工业，这是因为聚酰亚胺具有优良的电性质例如高使用温度、低介电常数、好的柔性和对金属的粘性。

电器应用例如柔性电路(flex circuits)中使用的聚合物薄膜常常由聚酰亚胺制成。许多制造高温膜的聚酰亚胺仅能由溶液通常作为聚酰胺酸(polyamide acid)加工。虽然这可制造有用的膜，但是该方法需要将聚酰胺酸化学转化成聚酰亚胺，除去溶剂和回收溶剂。这使得该方法更加复杂、更加昂贵和更加污染环境(environmentally less desirable)。可使用无溶剂方法例如熔体挤出将其它聚酰亚胺挤出成膜。这些可熔体加工的聚合物具有独特的化学结构，其中在聚合物主链中建立了柔性连接基(flexible linkages)以提高熔体加工性。不幸的是，这种柔性连接基常常降低聚醚酰亚胺的耐热性如Tg，这使得这种树脂对非常高温的应用是不太可接受的。通常不能通过熔融来加工非常高热容的聚酰亚胺(Very high heat capable polyimide)，所述非常高热容的聚酰亚胺的主链仅具有单个柔性连接基。关于聚酰亚胺存在的一个问题是，为了获得好的熔体加工性就要损失热容(heat capability)，而为了获得热容就要损失熔体加工性。一些热塑性聚醚酰亚胺可具有好的熔体加工性，这容许它们迅速和容易地通过挤出和模制方法形成制品。但是，当这种热塑性材料具有相对高的玻璃化转变温度(Tg)如约270℃或更高时，它们也具有相对高的熔体粘度(melt viscosity)，这会限制它产生商业量的挤出膜的加工性。通常，如果Tg大于270℃的高熔体粘度的材料被加热至熔体加工它们所需的温度例如高达约400℃或更高时，它们会开始分解和降解。

在聚合物主链的重复单元中具有一个或更少柔性连接基的聚酰亚胺可具有可达到350℃以上的高的玻璃化转变温度，由此提供特别的耐热性。但是这种仅具有一个柔性连接基的高温聚酰亚胺通常是不可熔体挤出的，并且许多这种聚酰亚胺仅可通过使用如上所述的溶液方法进行加工。可将柔性连接基的引入用于制造可熔体加工的聚酰亚胺，但是这种柔性可能导致热稳定性、耐热性和阻燃性的损失。

用于柔性电路制造的常规的焊料加工温度要求聚合物膜具有高的玻璃化转变温度以经受熔融焊料(molten solder)的接触。但是，基于使用无铅焊料需要的电子工业(electronics industry)要求的变化进一步增加了对用于制造电子电路和电子器件的塑料基质材料的要求。从焊料中消除铅在某些情况下将焊料熔融的温度增加到了225℃至245℃，并且当膜与这些温度为至少260℃，并且在某些情况下高达约290℃或更高的焊料接触时必须保持稳定。因此，熔融焊料的温度提高了对用于制造电子器件的聚合物膜的玻璃化转变要求，这些膜在所述电子器件的制造和维修过程中接触熔融焊料。根据所使用的聚合物的类型，这些薄膜能够容易地被熔融，或者另外地，通过甚至短的与熔融焊料的接触而变形。对于在0.5mils至10mils薄的膜上制造的柔性电路尤其是这样。

虽然通过熔体挤出生产膜是通常的工业实践，基本上无定形的可熔体加工的材料不能够获得大于约270℃的Tg。因此需要制造能够形成膜的、可熔体加工的高热容聚合物(high temperature capable polymer)。

发明内容

本发明提供具有改进的耐热性的聚醚酰亚胺膜。在一种实施方式中，该聚醚酰亚胺膜具有约270℃至约350℃的玻璃化转变温度(Tg)，并且由425℃时熔体粘度为约200帕-秒(Pa-s)至约10,000帕-秒的聚醚酰亚胺制成，所述熔体粘度根据ASTM方法D3835测定。另一实施方式中，当与温度为至少260℃的熔融焊料接触时，该聚醚酰亚胺膜能够抗变形。

本发明也提供一种具有膜层的多层结构体(structure)，该膜层包括425℃时熔体粘度为约200帕-秒(Pa-s)至约10,000帕-秒的聚醚酰亚胺组合物，并具有约270℃至约350℃的玻璃化转变温度(Tg)，所述熔体粘度根据ASTM方法D3835测定。另一实施方式中，当与温度为至少260℃的熔融焊料接触时，该膜抗变形。

具体实施方式