[发明专利]一种夹心型氧化石墨烯/聚酰亚胺多孔复合薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种夹心型氧化石墨烯/聚酰亚胺多孔复合薄膜、制备方法及其应用，属于低介电聚酰亚胺材料技术领域，所述复合薄膜包括一层不含氟聚酰亚胺平膜，以及附着于其上下两个表面的氧化石墨烯/含氟聚酰亚胺多孔结构，所述制备方法为用两亲性物质对氧化石墨烯进行包覆制备复合物，将此复合物与含氟聚酰亚胺溶于有机溶剂制备浇筑液，将此浇筑液在高湿度下分别浇筑在不含氟聚酰亚胺平膜的上下两个表面，制备夹心型氧化石墨烯/聚酰亚胺多孔复合薄膜，本发明利用简便、低成本、绿色无污染的自组装过程将多孔结构、含氟基团、氧化石墨烯和夹心型结构同步引入聚酰亚胺复合薄膜，实现其介电常数和吸水率的降低、拉伸强度和拉伸模量的升高，此复合薄膜可作为微电子领域的封装材料应用于高湿度环境下。

技术领域

本发明涉及低介电聚酰亚胺材料技术领域，具体涉及一种夹心型氧化石墨烯/聚酰亚胺多孔复合薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

电子、微电子和5G技术的快速发展导致对低介电材料的需求日益增加。由于具有优异的介电性能、耐热性能和机械性能等，聚酰亚胺薄膜是低介电材料的最佳备选之一。但是聚酰亚胺薄膜的介电常数通常大于3，其相对于迅速发展的微电子和5G领域来说，介电常数通常偏高。为了扩大聚酰亚胺薄膜在低介电领域的应用范围，有必要降低其介电常数。此外，由于聚酰亚胺中极性基团的存在，会导致聚酰亚胺薄膜的吸水率较高，这就可能使其介电性能受损甚至是影响它的使用寿命，因此，在降低聚酰亚胺薄膜介电常数的同时，降低其吸水率同样重要。

引入氟原子或含氟基团以及多孔结构都可以达到降低聚酰亚胺薄膜介电常数的目的，氟原子或者含氟基团的低极化率和低表面能既有利于材料介电常数的降低，又可以提高材料的疏水性，进而提升材料的抗水性能[Ultra-low dielectric constantpolyimides: combined efforts of fluorination and micro-branched crosslinkstructure[J]. European Polymer Journal, 2021, 143: 110206]。多孔结构由于可以携带大量介电常数为1的空气，同时其表面粗糙度大于平面基底，所以其引入不仅可降低材料的介电常数，而且可能提高材料表面的疏水性和抗水性能。

引入氟原子或含氟基团以及多孔结构在降低材料介电常数和提高材料抗水性能方面确实可行，但是它们的引入都会导致材料机械性能的破坏，进而影响材料的实际应用[Multifunctional polyimides by direct silyl ether reaction of pendant hydroxygroups: Toward low dielectric constant, high optical transparency andfluorescence[J]. European Polymer Journal, 2020, 132: 109742]。因此，有必要发展一种抗水和机械性能均提升的低介电聚酰亚胺材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低介电、抗水以及高机械性能的夹心型氧化石墨烯/聚酰亚胺多孔复合薄膜及其制备方法与应用，所述的制备方法简便、低成本、绿色环保，已解决现有技术存在的降低聚酰亚胺薄膜介电常数的同时不能实现抗水和机械性能的同步提升、制备过程繁琐、成本高、有毒有害及强腐蚀性物质的使用等问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：