تكنولوجيا التوليف من مونومرات ديامين للمواد الخام البولييميد وتصميم الهيكل من البولييميد العازل المنخفض

مع تطوير الاتصالات عالية التردد للغاية 5G ، تتزايد تحديات الأداء الصارمة لمواد العزل بين الطبقات للوحات الدوائر المطبوعة المرنة (FPCBs).لا يمكن لأفلام البولي إيميد التقليدية أن تتوافق تمامًا مع مواد الاتصالات عالية التردد بسبب خسارتها العالية وثابتها العازل.ستغطي المقالة التكنولوجيا الاصطناعية لمونومرات الديامين القائمة على نوع البولييميد وتصميم هياكل البولييميد المنخفضة العازلة.

يتضمن بناء الجملة لتوليف إثير ديامينوديفينيل تفاعل التكثيف وتفاعل الأمين وتكنولوجيا التنقية.يمكن أن يحدث تخليق تفاعل التكثيف من خلال 3 طرق أساسا:

1 دينيتروبنزين اقتران طريقة

2 طريقة تكثيف p-nitrochlorobenzene

3 طريقة تكثيف ملح p-nitrophenol.

وبالنظر إلى طريقة اقتران دينيتروبنزين كمثال ، فإن هذه الطريقة تولد وسيطات دينيتروديفينيل إيثير (DNDPE) من خلال تفاعل اقتران p-dinitrobenzene.

عملية التوليف هذه هي تفاعل p-دينيتروبنزين مع كربونات البوتاسيوم في مذيب من ثنائي الميثيل سلفوكسيد (DMSO) للحصول على DNDPE.ومع ذلك ، نظرًا لأن DNDPE يحتوي على مجموعات نيترو ، فإن الزيادة في تركيز DNDPE في المراحل اللاحقة من التفاعل ستزيد من التفاعل مع p-dinitrobenzene ، مما يؤدي إلى تشكيل المنتجات الثانوية ، مما يقلل من الانتقائية ، وبالتالي فإن العائد هو حوالي 60٪ فقط.وبالإضافة إلى ذلك، فإن بي-دينيتروبنزين مكلف وشديد السمية والمتفجرة، مما يجعله غير مرغوب فيه للإنتاج الضخم الصناعي.

تستخدم طريقة تكثيف النيتروكلور البنزين p 1-chloro-4-nitrobenzene (CNB) كمادة خام ، ويتم تحفيزها بواسطة نيتريت الصوديوم وفورمات الصوديوم ومحفز النحاس لإنتاج DNDPE أخيرًا.تنقسم آلية التفاعل لهذه الطريقة إلى مرحلتين رئيسيتين: المرحلة الأولى هي أكسدة وانحلال CNB.تحت تأثير نيتريت الصوديوم وفورمات الصوديوم ، يتم أكسدة CNB أولاً وتحللها مائلاً لتوليد p-nitrophenolate الصوديوم (4-NPS) ؛ المرحلة الثانية هي تفاعل تكثيف أولمان.تحت تحفيز محفز النحاس ، يخضع NPS وجزيئ آخر من CNB لتفاعل تكثيف أولمان لتشكيل DNDPE.هذه العملية تنطوي على كسر وتشكيل الروابط الكيميائية.وعادة ما يكون من الضروري زيادة درجة حرارة التفاعل إلى ما فوق 200 درجة مئوية لزيادة نشاط التفاعل.ومع ذلك ، فإن درجات حرارة التفاعل العالية تزيد من خطر تكسير الوسيطة أو المنتج ، وبالتالي توليد منتجات ثانوية ، مما يؤدي إلى انخفاض في الانتقائية (80 ~ 90٪) ، ولكن العائد الإجمالي لهذه الطريقة لا يزال يمكن أن يصل إلى أكثر من 80٪ ، وهو أفضل من طريقة اقتران دينيتروبنزين.براءة الاختراع JPS56164146 التي نشرتها Mitsui من اليابان تستخدم معدن النحاس ونتريت الصوديوم وفورمات الصوديوم ، ويصل إنتاجها إلى 80 ~ 95 ٪.

وتكثف طريقة تكثيف ملح النيتروفينول مباشرة ملح النيتروفينول مع النيتروكلور البنزين للحصول على DNDPE، كما هو مبين في الشكل 3.تتمتع هذه الطريقة بمزايا معدل التحويل العالي ، ودرجة حرارة التفاعل منخفضة نسبيًا ، مما يجعل من السهل تثبيط حدوث ردود الفعل الجانبية.وقد نشرت جميع الشركات الدولية العملاقة Mitsui و Shin Nippon Chemical و DuPont براءات الاختراع لتوليف DNDPE باستخدام هذه الطريقة.تستخدم براءة اختراع دوبونت الأمريكية US3442956 ديميثيلسياميد (DMAc) كمذيب ، والتي يمكن أن تعزز تفاعل تكثيف CNB و NPS في درجة حرارة تفاعل منخفضة نسبيًا تبلغ 140 ~ 160 درجة مئوية ، ويمكن أن يصل العائد إلى 90 ~ 98٪.يستخدم براءة اختراع Mitsui اليابانية JPS61200947 البولي إيثيلين غليكول (PEG) كمذيب ، ويمكن الحصول على DNDPE في 170 ~ 180 درجة مئوية لمدة 15 ساعة مع عائد قدره 88 ٪.وتتمثل مزايا هذه الطريقة على طريقة تكثيف النيتروكلور البنزين في ارتفاع المحتوى الصلب القابل للتشغيل وانخفاض درجة حرارة التفاعل لمنع تكوين المنتجات الثانوية ، ولكن العيب هو أن ملح النيتروفينول المادة الخام أكثر تكلفة.

من أجل تحسين الخصائص العازلة لمواد MPI ، ينطوي تصميم وتحسين الهيكل الجزيئي للمادة.الاستراتيجية الرئيسية هي الحد من قدرة الاستقطاب الثنائي القطب الجزيئي ، لأن استقطاب ثنائي القطب له تأثير كبير على الثابت العازل.غالبًا ما تستخدم الأدبيات الأساليب التالية للتصميم الهيكلي ، مثل: إدخال ذرات الفلور ، والهياكل الأليسيليك ، والهياكل المتفرعة والمجموعات الجانبية الكبيرة.يمكن لهذه التغييرات تحسين الخصائص العازلة للمادة بشكل فعال مع الحفاظ على الاستقرار الممتاز لـ PI في بيئات درجة الحرارة العالية.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لإدخال الهياكل المتفرعة أو الهياكل الأليسيليك في وقت واحد تحسين قابلية الذوبان وخصائص المعالجة للمادة عن طريق تغيير وضع التراص للجزيئات.

يمكن لإدخال الهياكل الأليسيكلية في PI تدمير الهيكل المترابط في السلسلة الجزيئية ، وإضعاف التفاعل بين السلاسل الجزيئية ، وزيادة المسافة بين السلاسل الجزيئية ، وبالتالي تقليل ثابتها العازل.قام فريق تشانغ بتصنيع سلسلة من مواد PI ذات محتوى عال من الفلور (أكثر من 14.6 ٪) من خلال تكثيف محلول درجة حرارة عالية لديانهيدريدات الأليسيليك والديامينات العطرية التي تحتوي على ثلاثي الفلوروميثيل (الشكل 6).يظهر هذا النوع من فيلم PI المفلور أداءً ممتازًا في العديد من الجوانب.نظرًا للاستقطاب المنخفض لوحدة الأليسيكلي نفسها ، إلى جانب تأثير سحب الإلكترون وتأثير الحجم لمجموعة ثلاثية الفلوروميثيل ، يمكن تخفيض ثابتها العازل إلى 2.61 ~ 2.76 ؛ في حين أن الخصائص الميكانيكية للمادة لا تزال جيدة ، مما يدل على أن إدخال هيكل الأليسيكلي ليس له تأثير سلبي على قوة المادة ؛ تتراوح درجة حرارة الانتقال الزجاجي (Tg) من 285 ~ 390 درجة مئوية ، مما يظهر استقرارًا حراريًا عاليًا ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يتمتع فيلم PI أيضًا بشفافية بصرية ممتازة ، وطولها الموجي القطع منخفض يصل إلى 298 نانومتر ، مما يظهر نفاذية ضوء جيدة في المنطقة فوق البنفسجية.في نطاق الضوء المرئي (500 نانومتر) ، تتجاوز نفاذية هذه المواد 85٪ ، ومظهر الفيلم عديم اللون تقريبًا ، مما يجعله محتملًا في التطبيقات البصرية ، وخاصة الأجهزة الإلكترونية البصرية التي تتطلب شفافية عالية.ما سبق هو مقتطف جزئي من المعلومات، يرجى الاطلاع على المرفق أدناه للحصول على المحتوى الكامل.