信息技術(shù)的快速發(fā)展提高了電子信息等領(lǐng)域?qū)渲w的要求，強調(diào)了對低介電性能和高耐熱性的需求。苯并噁嗪是一種新開發(fā)的熱固性樹脂，由于其優(yōu)異的性能而引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大興趣。特別是其優(yōu)越的介電特性使其適用于電子行業(yè)。然而，常見的聚苯并噁嗪的介電性能（介電常數(shù)約為3.5，損耗約為 0.02）無法滿足現(xiàn)代高頻電路應(yīng)用和透波材料的要求。因此，在保持高耐熱性的同時增強其低介電性能（低介電常數(shù)和低介電損耗）對于擴大其在5G電子產(chǎn)品中的應(yīng)用至關(guān)重要。
三種苯并噁嗪單體的結(jié)構(gòu)式如圖1所示，分別在甲苯/乙醇、甲苯等溶劑中反應(yīng)12小時合成，并分別于乙酸乙酯/正己烷、乙醇等溶劑中重結(jié)晶得高純度苯并噁嗪單體。產(chǎn)率均在80%以上。通過1H NMR、13C NMR和FTIR證實了相關(guān)苯并噁嗪的成功合成。
圖2. 苯并噁嗪單體的DSC譜圖（a）DFDA-PTB，（b）Met-PTB，（c）DFDA-Phe，（d）DFDA-PTB的梯度FTIR圖，（e）DFDA-PTB的聚合機理圖。
圖3. (a) 三種聚苯并噁嗪的DMA圖，(b) 三種聚苯并噁嗪的吸水率圖，(c) 三種聚苯并噁嗪的TGA圖, TG-IR poly(DFDA-PTB) (d) poly(DFDA-PTB)的紅外-TGA聯(lián)用圖，(e) poly(Met-PTB)的紅外-TGA聯(lián)用圖，(f) poly(DFDA-Phe)的紅外-TGA聯(lián)用圖。
圖4. (a) 三種聚苯并噁嗪高頻介電常數(shù) (8.2~12 GHz) 的實部；(b) 三種聚苯并噁嗪高頻介電損耗 (8.2~12 GHz)；(c) poly (DFDA-PTB) 介電損耗與其他文獻的對比圖；(d) 三種聚苯并噁嗪介電性能的DFT模擬示意圖；(e) poly (DFDA-PTB)和poly (DFDA-Phe的非極性結(jié)構(gòu)域比值；(f) poly (DFDA-PTB)和poly（Met-PTB） 在xx、yy和zz方向上的極化率張量分量。(g) poly (DFDA-PTB)和poly（Met-PTB）的各向同性極化率 αiso和各向異性極化率 αaniso。
在8.2~12 GHz的頻率范圍內(nèi)測試了三種聚苯并噁嗪的介電常數(shù)(k)和介電損耗 （f）。在10 GHz時，poly (DFDA-PTB)的介電常數(shù)為2.51，介電損耗為 0.0018，低于大多數(shù)同類樹脂，包括低介電環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂。為了進一步研究叔丁基環(huán)和呋喃環(huán)對聚苯并噁嗪介電性能的影響，文章還進行了量子化學(xué)模擬。結(jié)果顯示于圖4中，仿真結(jié)果表明，呋喃環(huán)的引入可以降低分子極性，有利于樹脂的低介電改性。
上述研究得到了國家自然科學(xué)基金（項目編號：U1810118、51773185）、山西省留學(xué)基金委課題（項目No.2022-135）、山西省留學(xué)歸國人員科學(xué)活動基金項目（項目No.20220011）、山西省科技成果轉(zhuǎn)化指導(dǎo)專項項目（項目No. 202204021301050）等項目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.polymer.2024.127742
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