聚酰亞胺薄膜

薄膜制備方法為:聚酰胺酸溶液流延成膜、拉伸后，高溫酰亞胺化。薄膜呈黃色透明，相對密度1.39~1.45，有突出的耐高溫、耐輻射、耐化學(xué)腐蝕和電絕緣性能，可在250~280℃空氣中長期使用。玻璃化溫度分別為280℃(Upilex R)、385℃(Kapton)和500℃以上(Upilex S)。20℃時(shí)拉伸強(qiáng)度為200MPa，200℃時(shí)大于100MPa。特別適宜用作柔性印制電路板基材和各種耐高溫電機(jī)電器絕緣材料。

熱固性聚酰亞胺具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)腐蝕性和機(jī)械性能，通常為橘黃色。石墨或玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰亞胺的抗彎強(qiáng)度可達(dá)到345 MPa,抗彎模量達(dá)到20GPa.熱固性聚酰亞胺蠕變很小，有較高的拉伸強(qiáng)度。聚酰亞胺的使用溫度范圍覆蓋較廣，從零下一百余度到兩三百度。

聚酰亞胺化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。聚酰亞胺不需要加入阻燃劑就可以阻止燃燒。一般的聚酰亞胺都抗化學(xué)溶劑如烴類、酯類、醚類、醇類和氟氯烷。它們也抗弱酸但不推薦在較強(qiáng)的堿和無機(jī)酸環(huán)境中使用。某些聚酰亞胺如CP1和CORIN XLS是可溶于溶劑，這一性質(zhì)有助于發(fā)展他們在噴涂和低溫交聯(lián)上的應(yīng)用。

呈黃色透明，相對密度1.39~1.45，聚酰亞胺薄膜具有優(yōu)良的耐高低溫性、電氣絕緣性、粘結(jié)性、耐輻射性、耐介質(zhì)性，能在-269℃~280℃的溫度范圍內(nèi)長期使用，短時(shí)可達(dá)到400℃的高溫。玻璃化溫度分別為280℃(Upilex R)、385℃(Kapton)和500℃以上(Upilex S)。20℃時(shí)拉伸強(qiáng)度為200MPa，200℃時(shí)大于100MPa。特別適宜用作柔性印制電路板基材和各種耐高溫電機(jī)電器絕緣材料。

聚酰亞胺通常分為兩大類:

熱塑性聚酰亞胺，如亞胺薄膜、涂層、纖維及現(xiàn)代微電子用聚酰亞胺等。

熱固性聚酰亞胺，主要包括雙馬來酰亞胺(BMI)型和單體反應(yīng)物聚合(PMR)型聚酰亞胺及其各自改性的產(chǎn)品。BMI 易加工但脆性較大。

包括均苯型聚酰亞胺薄膜和聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜兩類。前者為美國杜邦公司產(chǎn)品，商品名Kapton，由均苯四甲酸二酐與二苯醚二胺制得。后者由日本宇部興產(chǎn)公司生產(chǎn)，商品名Upilex，由聯(lián)苯四甲酸二酐與二苯醚二胺(R型)或間苯二胺(S型)制得。

(1)優(yōu)異的耐熱性。聚酰亞胺的分解溫度一般超過500℃,有時(shí)甚至更高,是目前已知的有機(jī)聚合物中熱穩(wěn)定性最高的品種之一,這主要是因?yàn)榉肿渔溨泻写罅康姆枷悱h(huán)。

(2)優(yōu)異的機(jī)械性能。未增強(qiáng)的基體材料的抗張強(qiáng)度都在100MPa以上。用均酐制備的Kapton薄膜抗張強(qiáng)度為170MPa,而聯(lián)苯型聚酰亞胺(Upilex S)可達(dá)到400MPa。聚酰亞胺纖維的彈性模量可達(dá)到500MPa,僅次于碳纖維。

(3)良好的化學(xué)穩(wěn)定性及耐濕熱性。聚酰亞胺材料一般不溶于有機(jī)溶劑,耐腐蝕、耐水解。改變分子設(shè)計(jì)可以得到不同結(jié)構(gòu)的品種。有的品種經(jīng)得起2個(gè)大氣壓下、120℃,500h的水煮。

(4)良好的耐輻射性能。聚酰亞胺薄膜在5×109rad劑量輻射后,強(qiáng)度仍保持86%;某些聚酰亞胺纖維經(jīng)1×1010rad快電子輻射后,其強(qiáng)度保持率為90%。

(5)良好的介電性能。介電常數(shù)小于3.5,如果在分子鏈上引入氟原子,介電常數(shù)可降到2.5左右,介電損耗為10，介電強(qiáng)度為100至300kV/mm，體積電阻為1015-17Ω·cm。因此,含氟聚酰亞胺材料的合成是目前較為熱門的研究領(lǐng)域。

上述性能在很寬的溫度范圍和頻率范圍內(nèi)都是穩(wěn)定的。除此之外,聚酰亞胺還具有耐低溫、膨脹系數(shù)低、阻燃以及良好的生物相容性等特性。聚酰亞胺優(yōu)異的綜合性能和合成化學(xué)上的多樣性,可廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。

被稱為"黃金薄膜"的聚酰亞胺薄膜具有卓越的性能，它廣泛的應(yīng)用于空間技術(shù)、F、H級(jí)電機(jī)、電器的絕緣、FPC(柔性印刷線路板)、PTC電熱膜、TAB(壓敏膠帶基材)、航天、航空、計(jì)算機(jī)、電磁線、變壓器、音響、手機(jī)、電腦、冶煉、采礦電子元器件工業(yè)、汽車、交通運(yùn)輸、原子能工業(yè)等電子電器行業(yè)。

(1)薄膜:是聚酰亞胺最早的商品之一,用于電機(jī)的槽絕緣及電纜繞包材料。主要產(chǎn)品有杜邦的Kapton ,日本宇部興產(chǎn)的Upilex 系列和鐘淵的Apical 。透明的聚酰亞胺薄膜可作為柔軟的太陽能電池底板;

(2)涂料:作為絕緣漆用于電磁線,或作為耐高溫涂料使用;

(3)先進(jìn)復(fù)合材料的基體樹脂:用于航天、航空飛行器結(jié)構(gòu)或功能部件以及火箭、導(dǎo)彈等的零部件,是最耐高溫的結(jié)構(gòu)材料之一;

(4)纖維:聚酰亞胺纖維的彈性模量僅次于碳纖維,可以作為高溫介質(zhì)及放射性物質(zhì)的過濾材料和防彈防火織物;

(5)泡沫塑料:可用做耐高溫隔熱材料;

(6)工程塑料:有熱固性也有熱塑性,可以模壓成型也可用注射成型或傳遞模塑(RTM) ,主要用于自潤滑、密封、絕緣及結(jié)構(gòu)材料。此外聚酰亞胺還可以作為高溫環(huán)境中的膠粘劑、分離膜、光刻膠、介電緩沖層、液晶取向劑、電-光材料等

聚酰亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應(yīng)用在航空、航天、電氣/電子、微電子、納米、液晶、分離膜、激光、機(jī)車、汽車、精密機(jī)械和自動(dòng)辦公機(jī)械等領(lǐng)域。近來，各國都在將聚酰亞胺的研究、開發(fā)及利用列入21世紀(jì)最有希望的工程塑料之一。聚酰亞胺，因其在性能和合成方面的突出特點(diǎn)，不論是作為結(jié)構(gòu)材料或是作為功能性材料，其巨大的應(yīng)用前景已經(jīng)得到充分的認(rèn)識(shí)，被稱為是"解決問題的能手"(protion solver)，并認(rèn)為"沒有聚酰亞胺就不會(huì)有今天的微電子技術(shù)"。在眾多的聚合物材料中,只有6 種在美國化學(xué)文摘(CA) 中被單獨(dú)列題,聚酰亞胺即是其中之一。由此可見,聚酰亞胺在技術(shù)和商業(yè)上有著非常重要的意義。隨著IT業(yè)，平板顯示業(yè)，光伏業(yè)等的興起及蓬勃發(fā)展，必然帶動(dòng)相關(guān)配套材料的發(fā)展及市場需求的增長。電子工程用(電子級(jí))聚酰亞胺薄膜作為音質(zhì)電路板，集成電路，平板顯示器，太陽電池，電子標(biāo)簽等的重要材料，越來越在上述電子產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域中起到十分重要的作用。

聚酰亞胺作為很有發(fā)展前途的高分子材料已經(jīng)得到充分的認(rèn)識(shí)，在絕緣材料中和結(jié)構(gòu)材料方面的應(yīng)用正不斷擴(kuò)大。在功能材料方面正嶄露頭角，其潛力仍在發(fā)掘中。但是在發(fā)展了40年之后仍未成為更大的品種，其主要原因是，與其他聚合物比較，成本還是太高。因此，今后聚酰亞胺研究的主要方向之一仍應(yīng)是在單體合成及聚合方法上尋找降低成本的途徑。

PI膜按照用途分為一般絕緣和耐熱為目的的電工級(jí)以及附有撓性等要求的電子級(jí)兩大類。電工級(jí)PI膜因要求較低國內(nèi)已能大規(guī)模生產(chǎn)且性能與國外產(chǎn)品沒有明顯差別;電子級(jí)PI膜是隨著FCCL的發(fā)展而產(chǎn)生的，是PI膜最大的應(yīng)用領(lǐng)域，其除了要保持電工類PI膜優(yōu)良的物理力學(xué)性能外，對薄膜的熱膨脹系數(shù)，面內(nèi)各向同性(厚度均勻性)提出了更嚴(yán)格的要求。未來仍需進(jìn)口大量的電子級(jí)PI膜，其原因是國產(chǎn)PI膜在性能上與進(jìn)口PI膜存在一定的差距，不能滿足FCCL中高端產(chǎn)品的要求。在預(yù)測未來市場價(jià)格方面，長期以來電子級(jí)PI膜的定價(jià)權(quán)一直由杜邦公司，鐘淵公司所掌控，但是隨著近年來韓國SKC和KOLON兩家公司的分別加入重組，以及經(jīng)濟(jì)危機(jī)對電子產(chǎn)品外銷的影響，產(chǎn)品價(jià)格也有所降低，但是電子級(jí)PI膜仍存在著較高的利潤空間。

聚酰亞胺薄膜PI電熱膜是以聚酰亞胺薄膜為外絕緣體;以金屬箔﹑金屬絲為內(nèi)導(dǎo)電發(fā)熱體，經(jīng)高溫高壓熱合而成。 聚酰亞胺薄膜電熱膜具有優(yōu)異的絕緣強(qiáng)度;優(yōu)異的抗電強(qiáng)度;優(yōu)異的熱傳導(dǎo)效率;優(yōu)異的電阻穩(wěn)定性。這使得它能夠廣泛地適用于加熱領(lǐng)域并能夠獲得相當(dāng)高的溫度控制精度。

聚酰亞胺薄膜電熱膜已成功地應(yīng)用在風(fēng)云系列人造衛(wèi)星，長征系列運(yùn)載火箭，東風(fēng)﹑紅旗等系列導(dǎo)彈，以及飛機(jī)，艦船，坦克，火炮的陀螺儀，加速度表，火控雷達(dá)等溫控與加熱系統(tǒng)中。