雙馬亞醯胺及環氧樹脂改質雙及馬來亞醯胺之製備及特性研究

Abstract

本研究主要是先利用馬來酸酐(Maleic anhydride)和不同的芳香族雙胺 (Aromatic diamine) 以縮合的方式於室溫下反應形成馬來亞醯胺的前驅物-醯胺酸(Amic acid),再利用化學亞醯胺化(Chemical imidization), 轉變成三種雙馬來亞醯胺，4,4'-bismaleimidodiphenyl methane，4,4'-bismaleimidodiphenyl ether, 4,4'-bismaleimidodiphenyl sulphone。 上述三種雙馬來亞醯胺分別以 (1) 與過量m-Xylenediamine(MXDA)依不同的莫耳比反應 (BMI/MXDA 1:1, 1:1.5, 1:2), 以開環反應 (Ring opening) 及Michael addition形成含 (NH/NH2) 寡聚物, 然後與環氧樹脂 (DGEBA) 在150℃交聯; 或 (2) 與不足量的MXDA依不同的莫耳比反應 ( BMI/MXDA 1:1, 2:1, 3:1), 以Michael addition形成多數尾端帶雙馬來亞醯胺上具C=C的前驅物, 而後在160℃交聯. 實驗結果顯示上述 (1) 從FT-IR相減圖也以可發現νNH2 3300至3450cm-1, νNH3100至3250cm-1及環氧基νc-o-c917cm-1吸收逐漸減少, 之後有νOH3400至3500cm-1吸收出現, 可證聚馬來亞醯胺經由開環氧基的方式與DGEBA進行交聯反應. 前述 (2) 所得尾端帶有 C=C 反應性官能基的前驅物則在160℃自交聯,νNH3200cm-1至3400cm-1,νc=c1619cm-1, 及 maleimide ring νc=o1719cm-1, νC-N-C 1400cm-1的吸收度減少, ν1672cm-1 (amide I), ν1523cm-1 (amide II)增加, 推測交聯反應除了homopolymerization 之外, 尚伴隨著開環反應而產生聚亞醯胺。 交聯後的產物以DSC,TGA,TMA進行熱性質分析, 聚亞醯胺寡聚物與環氧樹脂DGEBA的交聯產物性質, 5%重量損失的熱裂解溫度約256℃, char yield約22至38% (N2,800℃), 熱膨脹係數約61.9至202ppm, 介電常數約2.18至3.55 (25℃,N2) , 機械強度modulus約375至1550Mpa. 聚亞醯胺自交聯後的產物性質, 5%重量損失的熱裂解溫度約257.6至338℃, char yield 約30至50%, 熱膨脹係數約45.8至222ppm, 介電常數約2.30至3.41 (25℃,N2) , 機械強度modulus約1135至2588Mpa. 由以上觀之, 本研究所製的材料與目前既有的封裝材料性質相近, 甚至部分性質較好 (機械強度, 介電性質) , 適於做電子元件的封裝.