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帶你認(rèn)識(shí)聚酰亞胺薄膜
發(fā)布時(shí)間:2023-05-23 09:19:07 瀏覽次數(shù):2651次
聚酰亞胺(PI)薄膜目前是世界上性能很好的絕緣薄膜材料之一,在很寬的溫度范圍(-269℃~400℃)內(nèi)具有穩(wěn)定而優(yōu)異的物理、熱學(xué)、電和化學(xué)等性能。除符合各類(lèi)產(chǎn)品的物性要求外,更具有高強(qiáng)度、高韌性、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕等特殊性能,符合輕、薄、短、小、高可靠性的設(shè)計(jì)要求,早期用于電機(jī)的槽絕緣及電纜繞包材料。
聚酰亞胺薄膜的應(yīng)用
、在繞包電磁線中的應(yīng)用
以薄膜為基材,在其單面或雙面涂聚全氟乙丙烯乳液,制成粘帶,可包繞在裸銅線上,后進(jìn)入高溫爐,薄膜因收縮與導(dǎo)線貼緊,使繞包的粘帶層間熔融成一個(gè)整體,待導(dǎo)線出高溫爐冷卻時(shí),在導(dǎo)線兩邊加一對(duì)壓輥以提高粘帶層間粘接強(qiáng)度。
2、在電機(jī)絕緣中的應(yīng)用
聚酰亞胺薄膜可作大功率電力機(jī)車(chē)、交流發(fā)電機(jī)、抗輻射電機(jī)及各種精密電機(jī)的絕緣。
3、在帶狀電纜和軟印刷電路中的應(yīng)用
由于薄膜柔軟,尺寸穩(wěn)定性好,介電性能優(yōu)越,適于作帶狀電纜或軟印刷電路的基材或覆蓋層,如低熱膨脹系數(shù)聚酰亞胺薄膜可作為半導(dǎo)體元件的保護(hù)膜;超薄聚酰亞胺薄膜,主要用作覆蓋膜(coverlay 或covercoat,也稱(chēng)保護(hù)膜)。撓性覆銅板(FCCL)制成撓性印制電路板,在電子產(chǎn)品中產(chǎn)得到廣泛的應(yīng)用。
此外,聚酰亞胺薄膜還可以用于其它方面:(1)如透明的聚酰亞胺薄膜可作為柔軟的太陽(yáng)能電池底板,IKAROS的帆就是使用聚酰亞胺的薄膜和纖維制作的;(2)黑色聚酰亞胺薄膜,廣泛用于電子產(chǎn)品制造領(lǐng)域,利用其優(yōu)良的黑度、耐熱性來(lái)制作耐高溫標(biāo)簽和膠帶;(3)耐電暈聚酰亞胺薄膜 ,用于高頻脈沖波及其傳輸過(guò)程。
聚酰亞胺薄膜的性能
(1)優(yōu)異的耐熱性。聚酰亞胺的分解溫度一般在400℃。這是有機(jī)聚合物中熱穩(wěn)定性好的品種之一,這主要是因?yàn)榉肿渔溨泻写罅康姆枷悱h(huán)。
(2)優(yōu)異的力學(xué)性能:增強(qiáng)基體材料的拉伸強(qiáng)度在100 MPa以上,馬來(lái)酸酐制備的上尉薄膜的拉伸強(qiáng)度為170 MPa,聯(lián)苯聚酰亞胺(Upilexs)為400 mpa,聚酰亞胺纖維的彈性模量可達(dá)500 MPa,僅次于碳纖維。
(3)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐濕性和耐熱性。聚酰亞胺一般不溶于有機(jī)溶劑,耐腐蝕和水解。通過(guò)改變分子設(shè)計(jì),可獲得不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。有些品種能承受2大氣壓,120℃水經(jīng)過(guò)500小時(shí)的煮沸。
(4)良好的抗輻射能力。經(jīng)5×109 rad輻射后,聚酰亞胺薄膜的強(qiáng)度保持在86%,部分聚酰亞胺纖維在1×1010rad快電子輻照下的強(qiáng)度保持率為90%。
(5)良好的介電性能。介電常數(shù)小于3.5。當(dāng)氟原子引入分子鏈時(shí),介電常數(shù)可降至2.5左右,介電損耗為10,介電強(qiáng)度為100~300 kV/mm,體積電阻為1015-17Ωcm。因此,含氟聚酰亞胺的合成是一個(gè)研究熱點(diǎn)。
聚酰亞胺 (PI)是綜合性能佳的有機(jī)高分子材料之一,可耐受400攝氏度以上的高溫,長(zhǎng)期使用溫度范圍200-300攝氏度。在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而,傳統(tǒng)的PI膜, 例如杜邦公司的Kapton H系列或者鐘淵化學(xué)公司的Apical系列, 均為均苯型聚酰亞胺薄膜, 可見(jiàn)光透過(guò)率低, 在400 nm波長(zhǎng)附近即被吸收, 因此薄膜呈棕黃色。對(duì)可見(jiàn)光的透過(guò)率低, 限制了其在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)聚酰亞胺難溶解或熔融, 成型加工相對(duì)比較困難,限制了聚酰亞胺的應(yīng)用。因此, 在保持聚酰亞胺力學(xué)性能和熱性能的前提下, 改善其在溶劑中的溶解性以及成膜后的光學(xué)透明度成為目前的研究熱點(diǎn)。
近年來(lái),光電通訊領(lǐng)域在迅速發(fā)展,光電封裝材料,光伏材料,光波導(dǎo)材料以及液晶顯示器的取向膜材料都迫切需要光學(xué)性能好、介電常數(shù)低。熱穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能的薄膜材料。而擁有“黃金薄膜”之稱(chēng)的PI薄膜,則成為了許多研究者的選擇。
除了陳穎等人的研究,國(guó)內(nèi)外許多人也正在進(jìn)行著類(lèi)似的研究。張麗娟等人研究出了高疏水性、熱穩(wěn)定性以及良好透光性的含氟PI薄膜。劉金剛等人通過(guò)兩種含硫芳香足二胺單體和脂環(huán)族二酐單體制備出兩種半脂環(huán)透明聚酰亞胺薄膜,在400nm-700nm范圍內(nèi)具有優(yōu)良的透明性,B K Chen等人通過(guò)BATB和BAPN兩種二胺和六氟雙酚A 二酐反應(yīng),熱亞胺化得到了一種透明地聚酰亞胺,介電常數(shù)低,隨著氟含量的提高,其透明性有明顯的提升。
PI薄膜是目前能夠?qū)嶋H應(yīng)用的耐高溫的高分子材料。毫無(wú)疑問(wèn)擁有者廣闊的前景。現(xiàn)在市場(chǎng)上主流的是美國(guó)杜邦研制的均苯型PI薄膜和日本宇部發(fā)明的聯(lián)苯型PI薄膜,隨著科技發(fā)展,如今各種功能性PI薄膜正在被不斷研發(fā)出來(lái)。而透明PI薄膜因?yàn)槠湓诟叨思夹g(shù)領(lǐng)域的需求,其研究在國(guó)內(nèi)也是非常迫切的。