一种3D多孔聚酰亚胺及制备方法

本发明涉及高频通讯，尤其是一种3d多孔聚酰亚胺及制备方法。

背景技术：

1、随着高频通讯和射频天线的快速发展，对低介电材料结构、功能的定制化加工的需求迫在眉睫。低介电材料可以显著降低信号传输延迟、串扰、金属互连之间的电容和电阻-电容延迟，从而提高电磁波的传播速度。3d打印作为一种新型的加工技术，使替换传统制造技术、实现复杂3d器件的定制化加工成为了可能。目前的3d打印技术主要包括熔融沉积模塑、光固化打印和墨水直写打印等，这些技术的发展加速了高频通讯和微电子的变革。

2、聚酰亚胺作为一种具有优异力学性能、介电性能、高温稳定性和化学稳定性的特种工程材料，已经被广泛应用于航空航天、微电子等领域。目前为止，已经开展的大量低介电聚酰亚胺3d打印的研究中，通常先打印聚酰胺酸、再高温热亚胺化，同时借助冷冻干燥等后处理方式实现多孔化。然而这种方式存在着尺寸收缩率高、溶剂去除困难、3d制品形状保真和分辨率低、无法简单回收等问题。

3、因此，亟待提供一种3d多孔聚酰亚胺及制备方法。

技术实现思路

1、为了解决以上问题，本发明技术方案提供一种3d多孔聚酰亚胺及制备方法，使打印结构精度高，尺寸稳定并且便于回收。

2、根据本发明技术方案的第一方面实施例，提供一种3d多孔聚酰亚胺的制备方法，包括：

3、s1：将可溶聚酰亚胺、有机溶剂和醇类非溶剂添加剂混合，配置为可打印的聚酰亚胺墨水；

4、s2：将所述聚酰亚胺墨水从喷嘴中挤出，吸湿凝胶固化成型，得到预凝胶化的聚酰亚胺；

5、s3：将所述预凝胶化的聚酰亚胺浸泡于凝固浴中，完成相转变造孔；

6、s4：将相变完全的聚酰亚胺进行热处理，得到3d多孔聚酰亚胺。

7、在上述方案中，步骤s1具体为：将所述可溶聚酰亚胺、有机溶剂和醇类非溶剂添加剂混合，得到均相溶液，将所述均相溶液进行脱泡，得到所述聚酰亚胺墨水。

8、在上述方案中，所述聚酰亚胺墨水包括的质量份数的组分有：可溶聚酰亚胺5～40份，有机溶剂40～70份，醇类非溶剂添加剂1～30份。

9、在上述方案中，所述可溶聚酰亚胺数均分子量为40000～100000。

10、在上述方案中，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、三氯甲烷和间甲酚的一种或多种。

11、在上述方案中，所述醇类非溶剂添加剂为乙醇、乙二醇、丙三醇、丙酮缩甘油和甲醇的一种或多种。

12、在上述方案中，所述凝固浴为水、乙醇的一种或多种。

13、在上述方案中，步骤s2还包括在35％～65％的湿度环境下进行。

14、在上述方案中，将所述预凝胶化的聚酰亚胺浸泡于凝固浴中的时长为12～24h。

15、根据本发明技术方案的第二方面实施例，提供一种3d多孔聚酰亚胺，包括：利用如上任一方面所述的3d多孔聚酰亚胺的制备方法制成。

16、本发明的有益效果：

17、本发明公开的一种3d多孔聚酰亚胺及制备方法，采用可溶聚酰亚胺、有机溶剂和醇类非溶剂添加剂配置可打印聚酰亚胺墨水，通过调控聚酰亚胺在混合溶剂中的分布状态并且改变湿度环境下墨水的凝胶化行为，使低粘度、低模量的墨水具有优异的自支撑性，墨水在喷嘴被挤出后迅速吸湿凝胶而固化，使得打印结构不会短时间内发生坍塌变形，打印的3d多孔聚酰亚胺具有优异的精度和尺寸稳定性。此外，通过调整打印参数，调整打印丝间距，可以得到多层级有序孔结构的多孔聚酰亚胺，相比较传统的加工方式，解决了孔隙结构难以控制，复杂结构成型困难等缺点。另外，相比较基于聚酰亚胺前驱体—聚酰胺酸的3d打印，也显著改善了回收过程复杂、亚胺化温度高、前驱体不易储存、3d制件尺寸收缩率高等缺点。

技术特征：

1.一种3d多孔聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的3d多孔聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，步骤s1具体为：将所述可溶聚酰亚胺、有机溶剂和醇类非溶剂添加剂混合，得到均相溶液，将所述均相溶液进行脱泡，得到所述聚酰亚胺墨水。

3.根据权利要求1所述的3d多孔聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺墨水包括的质量份数的组分有：可溶聚酰亚胺5～40份，有机溶剂40～70份，醇类非溶剂添加剂1～30份。

4.根据权利要求1所述的3d多孔聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述可溶聚酰亚胺数均分子量为40000～100000。

5.根据权利要求1所述的3d多孔聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、三氯甲烷和间甲酚的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的3d多孔聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述醇类非溶剂添加剂为乙醇、乙二醇、丙三醇、丙酮缩甘油和甲醇的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的3d多孔聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述凝固浴为水、乙醇的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的3d多孔聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，步骤s2还包括在35％～65％的湿度环境下进行。

9.根据权利要求1所述的3d多孔聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，将所述预凝胶化的聚酰亚胺浸泡于凝固浴中的时长为12～24h。

10.一种3d多孔聚酰亚胺，其特征在于，所述3d多孔聚酰亚胺利用权利要求1-9任一所述的3d多孔聚酰亚胺的制备方法制成。

技术总结本发明公开了一种3D多孔聚酰亚胺及制备方法，包括：将可溶聚酰亚胺、有机溶剂和醇类非溶剂添加剂混合，配置为可打印的聚酰亚胺墨水；将所述聚酰亚胺墨水从喷嘴中挤出，吸湿凝胶固化成型，得到预凝胶化的聚酰亚胺；将所述预凝胶化的聚酰亚胺浸泡于凝固浴中，完成相转变造孔；将相变完全的聚酰亚胺进行热处理，得到3D多孔聚酰亚胺。本发明通过调控聚酰亚胺在混合溶剂中的分布状态并且改变湿度环境下墨水的凝胶化行为，使低粘度、低模量的墨水具有优异的自支撑性，墨水在针头被挤出后迅速吸湿凝胶而固化，使得打印结构不会短时间内发生坍塌变形，打印的多孔聚酰亚胺具有优异的精度和尺寸稳定性。技术研发人员：王东瑞,李和健,张靓受保护的技术使用者：北京科技大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2