聚酰亚胺主要用作耐高温材料和绝缘材料,为拓宽其应用领域,近年来,科学工作者对聚酰亚胺进行了大餐的功能化改性,获得了大量性能优异的改性产物,如:高透明性聚酰亚胺、光敏性聚酰亚胺、光电导性聚酰亚胺等。下面对这几种功能性聚酰亚胺进行简单介绍。
对聚酰亚胺透明性的改进方法包括含氟基团、含硅基团、聚砜结构、脂环结构的引入及和甲基丙烯酸甲酯共聚等方法。目前已制成了’多种透明聚酰亚胺。如由2,2 7一双(三氟甲基)一4,4'-二胺基联苯与2,2’一双(3,4"-二羧基苯基)六氟丙烷二酐合成的含氟聚酰亚胺,它在可见光领域和光通讯波长领域(1.0~1.7um)都呈无色透明。日本住化八一灭公司于1993年开发的商品名为Kamax的透明聚酰亚胺,目前已用在汽车照明、包装容器、光学仪器等领域,它是甲基丙烯酸甲酯和N一甲基一二甲基戊二酰亚胺的共聚体。透明性聚酰亚胺在要求耐热性高的光学领域具有良好的应用前景。目前,已在液晶定向薄膜、滤色片的保护膜、光敏元件、光导波路、接触镜片、太阳能电池和热控制系统等航空宇宙飞行器部件用涂料方面得到了应用。
光敏性聚酰亚胺(PSPI)是具有感光和耐热双重功能的高分子材料,在微电子领域主要用作光致抗蚀剂,可大大简化使用非光敏聚酰亚胺时复杂的光刻工艺。PSPI按其配成光刻胶经光刻工艺后所得光刻图形的不同,分为正性PSPI和负性PSPI,正性PSPI所用光敏剂一般为光降解型,负性PSPI所用光敏剂一般为光交联型。其制造方法一般是将光学活性单体接在聚酰胺酸上,形成光敏性聚酰胺酸,光敏性聚酰胺酸在光照射下发生交联,经刻蚀、高温处理可闭环成聚酰亚胺。
最早的PSPI是由Kerwin等于1971年提出的。它由3份聚酰胺酸和l份重铬酸钾的二甲基亚砜溶液组成,在紫外光照射下,重铬酸钾与酰亚胺基发生交联,得到负性图形。由于其贮存期太短(4~8h),未能推广。1976年Rubner提出了一条新合成PSPI的方法,所得树脂的光敏基团通过酯键与聚酰胺酸连接,在紫外光照射下,光敏基团的双键之间进行交联反应,在高温固化阶段,该光敏基团裂解后而形成聚酰亚胺膜,得负性图形。在这条路线的基础上,汽巴公司和杜邦公司分别推出了Probimide一300、Merck Selectilux HTR3和DuPont Pyralin PD等商品PSPI。较早报道的正性PSPI是由10%~20%聚酰胺酸的N一甲基一2一吡咯烷酮与邻位叠氮萘醌按一定比例配成的。以后的科研工作者在上述研究的基础上,通过改变二酐、二胺单体、光敏剂种类和制备方法制得了一系列PSPI。
随着微电子器件不断微细化和精密化,对PSPI的性能提出了越来越高的要求。为此,对PSPI的改性工作也在不断进行。较为成功的有三种新型PSPI,即有机硅改性PSPI,自增感PSPI和含氟PSPI。其中,自增感PSPI是指体系中没有外加光敏剂,靠自身进行光化学反应的PSPI。Pfreifer以二苯甲酮四酸二酐和带烷基取代基的芳香族二胺为单体合成了自增感PSPI。这类PSPI因主链含有柔顺的羰基而具有可溶性,这样在加工过程中避免了亚胺化过程造成的种种缺点。开发较为成功的自增感PSPI是汽巴公司的Proimide-400,访树脂一经推出就得到了工业界的广涉青睐。
将电子给予体引入聚酰亚胺中,可得到具有光电导性的聚酰亚胺,这种聚酰亚胺在紫外光、X射线和可见光的辐照下可产生光电流。有机光电导材料可广泛应用于静电复印、制版印刷、激光打印、全息照相等领域,是一类新型的功能高分子材料。陈元胜等将咔唑和酞菁基团同时引入聚酰亚胺中,制得了光电导性聚酰亚胺。这种含咔唑和酞菁铜的聚酰亚胺和四氨基酞菁铜比较,其光电性能明显改善,表面充电电位由496V提高到945V,光衰速率从125V/s提高到250V/s,而感光度提高了两倍多。