聚醯亞胺薄膜(PI膜)
聚醯亞胺薄膜(PolyimideFilm)定義
聚醯亞胺薄膜(PolyimideFilm)是世界上性能最好的薄膜類絕緣材料,由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚(DDE)在強極性溶劑中經縮聚並流延成膜再經亞胺化而成。聚醯亞胺薄膜(PI膜)特性
呈黃色透明,相對密度1.39~1.45,聚醯亞胺薄膜具有優良的耐高低溫性、電氣絕緣性、粘結性、耐輻射性、耐介質性,能在-269℃~280℃的溫度範圍內長期使用,短時可達到400℃的高溫。玻璃化溫度分別為280℃(Upilex R)、385℃(Kapton)和500℃以上(Upilex S)。20℃時拉伸強度為200MPa,200℃時大於100MPa。特別適宜用作柔性印製電路板基材和各種耐高溫電機電器絕緣材料。聚醯亞胺分類
聚醯亞胺通常分為兩大類:熱塑性聚醯亞胺,如亞胺薄膜、塗層、纖維及現代微電子用聚醯亞胺等。
熱固性聚醯亞胺,主要包括雙馬來醯亞胺(BMI)型和單體反應物聚合(PMR)型聚醯亞胺及其各自改性的產品。BMI 易加工但脆性較大。
聚醯亞胺薄膜分類
包括均苯型聚醯亞胺薄膜和聯苯型聚醯亞胺薄膜兩類。前者為美國杜邦公司產品,商品名Kapton,由均苯四甲酸二酐與二苯醚二胺製得。後者由日本宇部興產公司生產,商品名Upilex,由聯苯四甲酸二酐與二苯醚二胺(R型)或間苯二胺(S型)製得。聚醯亞胺優點
(1)優異的耐熱性。聚醯亞胺的分解溫度一般超過500℃,有時甚至更高,是目前已知的有機聚合物中熱穩定性最高的品種之一,這主要是因為分子鏈中含有大量的芳香環。(2)優異的機械性能。未增強的基體材料的抗張強度都在100MPa以上。用均酐製備的Kapton薄膜抗張強度為170MPa,而聯苯型聚醯亞胺(Upilex S)可達到400MPa。聚醯亞胺纖維的彈性模量可達到500MPa,僅次於碳纖維。
(3)良好的化學穩定性及耐濕熱性。聚醯亞胺材料一般不溶於有機溶劑,耐腐蝕、耐水解。改變分子設計可以得到不同結構的品種。有的品種經得起2個大氣壓下、120℃,500h的水煮。
(4)良好的耐輻射性能。聚醯亞胺薄膜在5×109rad劑量輻射後,強度仍保持86%;某些聚醯亞胺纖維經1×1010rad快電子輻射後,其強度保持率為90%。
(5)良好的介電性能。介電常數小於3.5,如果在分子鏈上引入氟原子,介電常數可降到2.5左右,介電損耗為10,介電強度為100至300kV/mm,體積電阻為1015-17Ω·cm。因此,含氟聚醯亞胺材料的合成是目前較為熱門的研究領域。
上述性能在很寬的溫度範圍和頻率範圍內都是穩定的。除此之外,聚醯亞胺還具有耐低溫、膨脹係數低、阻燃以及良好的生物相容性等特性。聚醯亞胺優異的綜合性能和合成化學上的多樣性,可廣泛套用於多種領域。
聚醯亞胺薄膜(PI膜)套用行業
被稱為"黃金薄膜"的聚醯亞胺薄膜具有卓越的性能,它廣泛的套用於空間技術、F、H級電機、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、計算機、電磁線、變壓器、音響、手機、電腦、冶煉、採礦電子元器件工業、汽車、交通運輸、原子能工業等電子電器行業。聚醯亞胺的套用領域主要包括
(1)薄膜:是聚醯亞胺最早的商品之一,用於電機的槽絕緣及電纜繞包材料。主要產品有杜邦的Kapton ,日本宇部興產的Upilex 系列和鍾淵的Apical 。透明的聚醯亞胺薄膜可作為柔軟的太陽能電池底板;(2)塗料:作為絕緣漆用於電磁線,或作為耐高溫塗料使用;
(3)先進複合材料的基體樹脂:用於航天、航空飛行器結構或功能部件以及火箭、飛彈等的零部件,是最耐高溫的結構材料之一;
(4)纖維:聚醯亞胺纖維的彈性模量僅次於碳纖維,可以作為高溫介質及放射性物質的過濾材料和防彈防火織物;
(5)泡沫塑膠:可用做耐高溫隔熱材料;
(6)工程塑膠: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) ,主要用於自潤滑、密封、絕緣及結構材料。此外聚醯亞胺還可以作為高溫環境中的膠粘劑、分離膜、光刻膠、介電緩衝層、液晶取向劑、電-光材料等