新型含硅氧烷BCB树脂的合成及其性能研究

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苯并环丁烯(BCB)树脂作为一类新型高活性树脂,其固化过程不产生挥发性小分子,具有良好的加工性能和较高的玻璃化转变温度,同时因具有较低的介电常数、低的吸潮率,高的热稳定性和热氧化性能,耐化学腐蚀,易成膜以及良好的膜保持性能和平整度高等特点而被广泛用作高性能树脂基体、薄膜、胶黏剂和涂层等,可满足众多高新科技领域的需求,特别是作为封装材料和高性能介电薄膜材料等在微电子领域具有极其广阔的应用前景。本文着重开展了数种BCB单体及其聚合物的合成与成膜性能研究。   首先利用Grignard反应,成功地探索出一种4-烯丙基苯并环丁烯(4-ABCB)单体的合成新方法。与Michael等文献报道的合成方法相比,本论文所开发出的合成方法大大缩短了反应时间,同时具有成本低、操作简便、路线简单、易分离纯化、产率高等特点。4-ABCB产物的结构采用傅里叶红外(FT-IR)、核磁氢谱(1H NMR)、核磁碳谱(13C NMR)和质谱(MS)等进行了表征和确认。   硅氧烷聚合物因Si-O-Si的非极性结构而表现出优异的介电性能、低的介电损耗和吸潮性能,在微电子绝缘材料领域有着广泛的应用前景。近年来,含硅氧烷聚合物材料的应用研究受到越来越多的科技工作者的关注。尤其是含有官能团侧基的硅氧烷聚合物,该聚合物在固化前表现出较低的熔融黏度和高度的可溶性,固化后因形成高度交联的网状结构而表现出较高的玻璃化转变温度。这对于聚合物的成型工艺十分重要。本文利用硅氢加成反应,成功的将硅氧烷引入到苯并环丁烯单体中,合成了在室温下为数不多的液态单体二乙基硅氧烷双苯并环丁烯(DESBCB)单体和二丙基硅氧烷双苯并环丁烯(DPSBCB)单体,并对两种单体进行了结构表征。在无水无氧条件下,采用热引发自由基聚合反应,成功地制备出基于这两种单体四元环开环形成的聚合物。同时,利用热重分析(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)以及原子力显微镜(AFM)对聚合物的热性能和成膜性能等进行了表征。研究结果表明,DESBCB和DPSBCB聚合得到的两种聚合物均具有优良的耐热性能、成膜性能和膜平整性能。
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