三元共聚型低介电聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究
摘要
21世纪以来，科学技术突飞猛进，电子产品在朝着信号传输高频化和高速数字化发
展。尤其进入5G通信时代以后，在高频下的信号高速传输更是对天线的材质提出了更
高的要求，形成了以柔性印制电路(FPC)为主的结构形式。聚酰亚胺(PI)材料作为集成电
路的绝缘材料被广泛应用，但是常规的聚酰亚胺介电常数与介电损耗偏高，不适合直接
用于5G频率下FPC板的基材。本论文以获得四种介电性能、热力学性能能够平衡兼顾，
综合性能良好的聚酰亚胺为目的，选择不同类型的二胺二酐单体，采用两步法，调整聚
合过程单体比例，制备三元共聚型聚酰亚胺薄膜，并对其结构性能进行表征分析。
基于分子结构设计思路，论文选用含酯键结构的对-亚苯基-双苯偏三酸酯二酐
(TAHQ)作为二酐，基于四种不同的二胺体系，通过三元共聚的方式研究不同二胺比例下
的PI膜的介电以及其他综合性能。其中，使用对含酯二胺氨基苯甲酸对氨基苯酯(APAB)
和4,4-二氨基二苯醚(ODA)制备聚酰亚胺并命名为ATOPI，使用含有烷基脂肪链的二
胺4-(4-(4-庚基环己基)苯氧基)苯-1,3二胺(PC7E)和对苯二胺(PDA)制备聚酰亚胺并命名
为PCMPI；以2,2-二(三氟甲基)二氨基联苯(TFMB)和PDA制备第一种含氟聚酰亚胺并
命名为PTMPI，使用2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷(HFBAPP)和
ODA制备第二种含氟聚酰亚胺并命名为HFOPI。使用傅里叶红外光谱仪、X-射线衍射
仪进行组成结构上的表征；使用分离谐振腔-网络矢量分析仪、万能材料试验机、热失重
分析仪、热膨胀分析仪、接触角测试仪等仪器进行性能的测试分析。
结果表明，ATOPI膜在含酯二胺APAB比例升高时，介电常数和介电损耗呈下降
趋势，最低介电常数达到2.63，介电损达到至0.0019，同时，ATOPI膜的热膨胀系数也
逐渐下降，拉伸强度和弹性模量有所增加，且含酯二胺的引入有利于降低ATOPI膜的
吸水率，最低吸水率达到1%以下；随着含有烷基脂肪链结构的二胺PC7E比例的升高，
PCMPI膜的介电逐渐降低，薄膜的机械性能和尺寸稳定性有一定程度的下降，但都属于
可控范围之内。通过模拟聚合物在交变电场中的偶极矩变化计算出两种PI膜的介电常
数以及介电损耗，结果显示与实测值变化趋势基本吻合；热膨胀系数通过显性拟合得到
的模拟计算值与实测值总体变化趋势也基本一致。
两种含氟聚酰亚胺PTMPI/HFOPI在含氟二胺比例增加时，介电常数常数和介电损
耗均呈现下降趋势，在TFMB/HFBAPP占比达到45~50%时介电达到最低，此时PTMPI
膜的介电常数为2.65，介电损耗为0.0028；HFOPI膜的介电常数为2.61，介电损耗为
哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文
0.0024，但含氟二胺比例增加的同时，机械性能和尺寸稳定性略有降低。模拟计算的介
电常数经过修正后与实测值较为吻合，介电损耗模拟值也与实验值较为接近，热膨胀系
数与实验值也有基本一致的变化趋势。
关键词：聚酰亚胺；低介电常数；薄膜；三元共聚
三元共聚型低介电聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究
Abstract
Sincethe21stcentury,scienceandtechnologyhavemaderapidprogress,andelectronic
productsaredevelopingtowardshigh-frequencysignaltransmissionandhigh-speed
digitization.Especiallyafterenteringtheeraof5Gcommunication,thehigh-speedtransmission
ofsignalsathighfrequencieshasputforwardhigherrequirementsfo