聚酰亚胺薄膜(PI膜)介绍

发布日期:2022-09-14 08:54:23

聚酰亚胺薄膜(PI膜)介绍


1.聚酰亚胺薄膜(PolyimideFilm)定义


聚酰亚胺薄膜(PolyimideFilm)是世界上性能*的薄膜类绝缘材料,由均苯四甲酸⼆酐(PMDA)和⼆胺基⼆苯醚(DDE)在强 极性溶剂中经缩聚并流延成膜再经亚胺化⽽成。


2.聚酰亚胺薄膜(PI膜)特性


呈黄⾊透明,相对密度1.39~1.45,聚酰亚胺薄膜具有优良的耐⾼低温性、电⽓绝缘性、粘结性、耐辐射性、耐介质 性,能在-269℃~280℃的温度范围内长期使⽤,短时可达到400℃的⾼温。玻璃化温度分别为280℃(Upilex  R)、 385℃(Kapton)和500℃以上(Upilex S)。20℃时拉伸强度为200MPa,200℃时⼤于100MPa。特别适宜⽤作柔性印制 电路板基材和各种耐⾼温电机电器绝缘材料。


3.聚酰亚胺分类 聚酰亚胺通常分为两⼤类:

热塑性聚酰亚胺,如亚胺薄膜、涂层、纤维及现代微电⼦⽤聚酰亚胺等。


热固性聚酰亚胺,主要包括双马来酰亚胺(BMI)型和单体反应物聚合(PMR)型聚酰亚胺及其各⾃改性的产品。BMI  易加⼯ 但脆性较⼤。

4.聚酰亚胺薄膜分类 包括均苯型聚酰亚胺薄膜和联苯型聚酰亚胺薄膜两类。前者为美国杜邦公司产品,商品名Kapton,由均苯四甲酸⼆酐与

⼆苯醚⼆胺制得。后者由⽇本宇部兴产公司⽣产,商品名Upilex,由联苯四甲酸⼆酐与⼆苯醚⼆胺(R型)或间苯⼆胺(S 型)制得。


5.聚酰亚胺优点


(1)优异的耐热性。聚酰亚胺的分解温度⼀般超过500℃,有时甚⾄更⾼,是⽬前已知的有机聚合物中热稳定性蕞⾼的品种 之⼀,这主要是因为分⼦链中含有⼤量的芳⾹环。


(2)优异的机械性能。未增强的基体材料的抗张强度都在100MPa以上。⽤均酐制备的Kapton薄膜抗张强度为170MPa,⽽ 联苯型聚酰亚胺(Upilex S)可达到400MPa。聚酰亚胺纤维的弹性模量可达到500MPa,仅次于碳纤维。


(3)良好的化学稳定性及耐湿热性。聚酰亚胺材料⼀般不溶于有机溶剂,耐腐蚀、耐⽔解。改变分⼦设计可以得到不同结 构的品种。有的品种经得起2个⼤⽓压下、120℃,500h的⽔煮。


(4)良好的耐辐射性能。聚酰亚胺薄膜在5×109rad剂量辐射后,强度仍保持86%;某些聚酰亚胺纤维经1×1010rad快电⼦辐 射后,其强度保持率为90%。


(5)良好的介电性能。介电常数⼩于3.5,如果在分⼦链上引⼊氟原⼦,介电常数可降到2.5左右,介电损耗为10,介电强度为 100⾄300kV/mm,体积电阻为1015-17Ω·cm。因此,含氟聚酰亚胺材料的合成是⽬前较为热门的研究领域。


上述性能在很宽的温度范围和频率范围内都是稳定的。除此之外,聚酰亚胺还具有耐低温、膨胀系数低、阻燃以及良好的

⽣物相容性等特性。聚酰亚胺优异的综合性能和合成化学上的多样性,可⼴泛应⽤于多种领域。


6.聚酰亚胺薄膜(PI膜)应⽤⾏业


被称为"黄⾦薄膜"的聚酰亚胺薄膜具有卓yue的性能,它⼴泛的应⽤于空间技术、F、H级电机、电器的绝缘、FPC(柔 性印刷线路板)、PTC电热膜、TAB(压敏胶带基材)、航天、航空、计算机、电磁线、变压器、⾳响、⼿机、电脑、 冶炼、采矿电⼦元器件⼯业、汽车、交通运输、原⼦能⼯业等电⼦电器⾏业。


7.聚酰亚胺的应⽤领域主要包括


(1)薄膜:是聚酰亚胺早的商品之⼀,⽤于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。主要产品有杜邦的Kapton ,⽇本宇部兴产的Upilex

系列和钟渊的Apical 。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底板;


(2)涂料:作为绝缘漆⽤于电磁线,或作为耐⾼温涂料使⽤;


(3)先进复合材料的基体树脂:⽤于航天、航空飞⾏器结构或功能部件以及⽕箭、dao弹等的零部件,是耐⾼温的结构材料 之⼀;


(4)纤维:聚酰亚胺纤维的弹性模量仅次于碳纤维,可以作为⾼温介质及放射性物质的过滤材料和防弹防⽕织物; (5)泡沫塑料:可⽤做耐⾼温隔热材料;

(6)⼯程塑料:有热固性也有热塑性,可以模压成型也可⽤注射成型或传递模塑(RTM)  ,主要⽤于⾃润滑、密封、绝缘及结构 材料。此外聚酰亚胺还可以作为⾼温环境中的胶粘剂、分离膜、光刻胶、介电缓冲层、液晶取向剂、电-光材料等


8.PI膜现状


聚酰亚胺作为⼀种特种⼯程材料,已⼴泛应⽤在航空、航天、电⽓/电⼦、微电⼦、纳⽶、液晶、分离膜、激光、机车、 汽车、精密机械和⾃动办公机械等领域。近来,各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利⽤列⼊21世纪蕞有希望的⼯程塑 料之⼀。聚酰亚胺,因其在性能和合成⽅⾯的突出特点,不论是作为结构材料或是作为功能性材料,其巨⼤的应⽤前景 已经得到充分的认识,被称为是"解决问题的能⼿"(protion        solver),并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电⼦技 术"。在众多的聚合物材料中,只有6 种在美国化学⽂摘(CA) 中被单独列题,聚酰亚胺即是其中之⼀。由此可见,聚酰亚胺在 技术和商业上有着⾮常重要的意义。随着IT业,平板显⽰业,光伏业等的兴起及蓬勃发展,必然带动相关配套材料的发 展及市场需求的增长。电⼦⼯程⽤(电⼦级)聚酰亚胺薄膜作为⾳质电路板,集成电路,平板显⽰器,太阳电池,电⼦ 标签等的重要材料,越来越在上述电⼦产品应⽤领域中起到⼗分重要的作⽤。


9.聚酰亚胺未来发展


聚酰亚胺作为很有发展前途的⾼分⼦材料已经得到充分的认识,在绝缘材料中和结构材料⽅⾯的应⽤正不断扩⼤。在功 能材料⽅⾯正崭露头⾓,其潜⼒仍在发掘中。但是在发展了40年之后仍未成为更⼤的品种,其主要原因是,与其他聚合 物⽐较,成本还是太⾼。因此,今后聚酰亚胺研究的主要⽅向之⼀仍应是在单体合成及聚合⽅法上寻找降低成本的途 径。


10.PI膜未来发展


PI膜按照⽤途分为⼀般绝缘和耐热为⽬的的电⼯级以及附有挠性等要求的电⼦级两⼤类。电⼯级PI膜因要求较低国内已 能⼤规模⽣产且性能与国外产品没有明显差别;电⼦级PI膜是随着FCCL的发展⽽产⽣的,是PI膜⼤的应⽤领域,其除 了要保持电⼯类PI膜优良的物理⼒学性能外,对薄膜的热膨胀系数,⾯内各向同性(厚度均匀性)提出了更严格的要 求。未来仍需进⼝⼤量的电⼦级PI膜,其原因是国产PI膜在性能上与进⼝PI膜存在⼀定的差距,不能满⾜FCCL中⾼ duan产品的要求。