主链含查尔酮和氧磷结构的光敏性聚酰亚胺的合成与表征

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芳香族聚酰亚胺(Pis)是一类综合性能优异的功能性聚合物,广泛应用于航空、航天、电子工业、复合材料和膜分离等高技术领域。光敏聚酰亚胺(PSPIs)是具有感光和耐热双重功能的高分子材料。与非光敏聚酰亚胺相比,PSPI在高分辨率的光刻工艺中可以大大简化了所必需的、复杂的多步加工过程。同时又因其具有优良的耐热性、良好的机械性能、介电性能及易于流平等特点,被广泛用作集成电路器件的应力缓冲层或保护层和多芯片组装系统中绝缘隔层。因此,PSPIs自七十年代中期问世以来,日益受到人们的关注。但随着电子器件的高集成,高密度,高速度运转方向的发展,目前可用的PSPIs的性能在许多方面仍达不到微电子工业发展的要求。 本文通过常用的两步合成法,合成了主链含查尔酮和氧磷结构的可溶性光敏聚酰亚胺。同时探讨了所合成聚合物的结构和性能,具体包括以下三个方面的内容: 1.二硝基查尔酮的合成是以K2CO3为催化剂,在超声辐射下,由硝基苯甲醛和硝基苯乙酮经Claisen-Schmidt缩合而制得。所得产品经元素分析、熔点、IR、1H NMR和MS测试而确认,同时讨论了影响产品收率的几个影响因素。结果表明超声辐射能显著地促进其反应的活性和选择性。与文献报道方法相比,此方法具有反应时间短,操作简便,产品收率高达90%以上。因此,该方法可望用于一些含强吸电子基的Claisen-Schmidt缩合反应。 2.含查尔酮结构的光敏性二胺的合成是以3,3-二硝基查尔酮为原料,在六水合三氯化铁和活性炭催化作用下,在醇溶剂中,经85%水合肼还原成相应的二胺。所得产品通过元素分析、熔点、IR和1H NMR表征,同时讨论了反应温度、水合肼的用量、金属离子和溶剂对产品收率的影响。实验表明最佳的反应条件是:催化剂1.5mg(以1mmol反应物计),85%水合肼的用量为1.4mL,反应温度为80℃,反应4h即可,产率86.1%。此还原方法具有产品的收率高,选择性好,成本低,且对环境无污染。 3.采用两步合成法,用4,4-(六氟亚异丙基)-邻苯二甲酸酐(6FDA)和3,3-二氨基查尔酮(mDAC)与二(3-氨基苯基)-3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦(mDA6FPPO)进行三元共缩聚反应。用FT-IR光谱对合成的聚合物进行了表征,同时对聚合物的性能也进行了探讨。结果显示聚合物在常见的有机溶剂DMF、NMP、THF和丙酮中,显示了良好的溶解性能;具有优良的热稳定性能,其玻璃化温度在250~280℃之间;附着力测试表明含氧膦成分的PSPIs能显著的提高其在基质上的粘附性能,且随着氧膦含量的增加而增强。聚合物的感光性通过观察光照后其UV-Vis光谱的变化来研究,结果表明所合成的聚合物具有光敏性。
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