Synthesis and Properties of Polyimide Resin Containing Acetylene and Benzoxazine Double Crosslinking Moieties

doi:10.7503/cjcu20200829

Abstract

Abstract:

To develop high-performance polyimide resins that can be cross-linked at a relative low temperature， a novel polyimide resin（PIBzA） was designed and synthesized by introducing the benzoxazine ring into the acetylene-terminated polyimide oligomer. During the curing process， a ring-opening polymerization of benzoxazine and cross-linking of acetylene take place in the oligomer， and a novel double cross-linked network can be formed in the cured resin. Interestingly， an approximately 32 ℃ lower in curing temperature can be observed for this polyimide resin compared with the sample without the benzoxazine moiety. Meanwhile， the introduction of benzoxazine moiety does not destroy the excellent thermal resistance of polyimide resin， and the glass transition temperature（T_g） of the cured PIBzA resin ranges from 266 to 290 ℃， and the 5% mass loss temperature is close to 500 ℃. Meanwhile， the cured PIBzA resin shows relative low dielectric constants of 2.3―3.0 and low dielectric loss of 0.002―0.008， which can meet the requirements of wave-transparent composites and advanced microelectronic packaging materials.

Key words: Polyimide resin, Benzoxazine, Acetylene-terminated, Low-temperature curing, High-temperature resistance

CLC Number:

O633.5

TrendMD:

WU Tao, FANG Yuting, DONG Jie, ZHAO Xin, ZHANG Qinghua. Synthesis and Properties of Polyimide Resin Containing Acetylene and Benzoxazine Double Crosslinking Moieties[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(6): 1978.

Figures/Tables 10

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Sample	M_c	M_n	DSC(1st)			DSC(2nd)
Sample	M_c	M_n	T_g/℃	T_exo/℃	ΔH/(J·g^-1)	T_g/℃
PIA?2	1950	4082	192	287	170.7	307
PIA?4	3379	5993	210	300	88.1	277
PIA?6	4808	7145	206	311	74.1	267
PIA?8	6237	10020	215	318	48.4	262
PIBzA?2	2216	4537	190	256	116.6	293
PIBzA?4	3645	6685	218	268	48.0	264
PIBzA?6	5074	8169	230	328	8.2	246
PIBzA?8	6503	10888	235	319	9.5	250

Sample	M_c	M_n	DSC(1st)			DSC(2nd)
Sample	M_c	M_n	T_g/℃	T_exo/℃	ΔH/(J·g^-1)	T_g/℃
PIA?2	1950	4082	192	287	170.7	307
PIA?4	3379	5993	210	300	88.1	277
PIA?6	4808	7145	206	311	74.1	267
PIA?8	6237	10020	215	318	48.4	262
PIBzA?2	2216	4537	190	256	116.6	293
PIBzA?4	3645	6685	218	268	48.0	264
PIBzA?6	5074	8169	230	328	8.2	246
PIBzA?8	6503	10888	235	319	9.5	250

Sample	TGA(N₂)
Sample	T_d,5%/℃	T_d,10%/℃	T_d,max/℃	R_w(%, 900 ℃)
PIA?4	471	537	570	51.15
PIBzA?4	480	540	575	50.07
PIA?GH?4	484	538	583	54.45
PIBzA?GH?4	492	541	581	54.65

Sample	TGA(N₂)
Sample	T_d,5%/℃	T_d,10%/℃	T_d,max/℃	R_w(%, 900 ℃)
PIA?4	471	537	570	51.15
PIBzA?4	480	540	575	50.07
PIA?GH?4	484	538	583	54.45
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