聚酰亚胺薄膜的国内外开发进展

１. ２ ＰＩ 薄膜的制备方法 国内 ＰＩ 薄膜的制备通常先需缩聚合成预聚体
聚酰胺酸( ＰＡＡ) 溶液ꎬ然后利用 ＰＡＡ 溶液涂膜ꎬ进 行脱水闭环亚胺化ꎬ国内生产企业均采用热亚胺化 工艺ꎬ国外企业则采用化学亚胺化工艺ꎮ 图 １ 和图 ２ 是采用二酐和二胺经聚合、亚胺化制备均苯和联 苯型 ＰＩ 聚合物的化学方程式[６] ꎮ １. ３ ＰＩ 薄膜的涂膜工艺
表 １ ＰＩ 薄膜的基本性能
项目
指标值
密度 / ( ｇ������ｃｍ － ３ ) 拉伸强度 / ＭＰａ 纵向
１ ４２０ ± ２０ ≥１３５
项目
横向 断裂伸长率( 纵向及横向) ꎬ％
收缩率( 纵向及横向) ꎬ％ １５０ ℃ ４００ ℃
工频电气强度 / ( ＭＶ������ｍ － １ ) 表面电阻率 / Ω(２００ ℃ )
双轴定向法ꎬ也称双向拉伸法ꎬ主要设备有树脂 合成系统、流延机及流延系统、双轴定向系统、亚胺 化炉、收卷机等ꎬ除双轴定向系统外ꎬ其他与流延法 相同ꎮ 双轴定向分为纵向定位和横向定位ꎬ纵向定 位是在 ３０ ~ ２６０ ℃ 温度条件下对 ＰＡＡ 薄膜( 固含量 １５. ０％ ~ ５０. ０％ ) 进行机械方向的单点定位ꎬ横向
１ ＰＩ 薄膜的性质及制备技术
１. １ ＰＩ 薄膜的理化性能 ＰＩ 薄 膜 柔 软ꎬ 强 韧ꎬ 呈 金 琥 珀 色ꎬ 外 观 平 整 光
洁ꎬ没有折皱、撕裂、颗粒、气泡和外来杂质等缺陷ꎬ 边缘整齐无破损ꎻ性能稳定ꎬ在 － ２６９ ~ ２６０ ℃ 温度 范围内可长期使用ꎬ短期使用温度达 ４００ ~ ４５０ ℃ ꎬ 开始分解温度一般在 ５００ ℃ 左右ꎻ良好的机械性能ꎬ 均苯型 ＰＩ 薄膜拉伸强度达 ２５０ ＭＰａꎬ联苯型 ＰＩ 薄膜 拉伸强度达 ４５０ ＭＰａꎮ 表 １ 是厚度为 ７５ μｍ 的 ＰＩ 薄膜的基本性能[５] ꎮ
体积电阻率 / ( Ω������ｍ) (２００ ℃ ) 相对介电常数(４８ ~ ６２ Ｈｚ) 介电损耗因数(４８ ~ ６２ Ｈｚ) 长期耐热温度 / ℃
(续表 １)
指标值
≥１１５ ≥３５
≤１. ０ ≤３. ０ ≥１３０ ≥１. ０ × １０１３ ≥１. ０ × １０１０ ３. ５ ± ０. ４ ≤４. ０ × １０ － ３ ≥１８０
摘 要: 聚酰亚胺薄膜是目前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料之一ꎬ在业界被称为“ 黄金薄膜”ꎮ 本文概述了聚酰 亚胺薄膜的性质、制备技术及市场现状ꎬ并介绍了新型功能性聚酰亚胺薄膜产品的技术发展ꎮ
关键词: 制备技术 市场状况 功能性聚酰亚胺薄膜 中图分类号: ＴＱ３２３. ７ 文献标识码: Ａ 文章编号: １００６ ３３４Ｘ(２０１８)０２ ００２２ ０７
聚酰亚胺( Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ) 是指由二胺和二酐经一 系列 反 应 制 得 的 主 链 上 含 有 酰 亚 胺 环 ( —ＣＯ— ＮＨ—ＣＯ—) 的一类高分子聚合物ꎬ主要包括脂肪族 聚酰亚胺和芳香族聚酰亚胺ꎬ现在应用比较广泛的 是芳香族聚酰亚胺[１] ꎮ
聚酰亚胺薄膜( Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｆｉｌｍ) 在聚酰亚胺的各 种应用形式中ꎬ最先被商业化ꎮ 聚酰亚胺薄膜具有 最高的 ＵＬ ９４ 阻燃等级( Ｖ ０) [２] ꎬ良好的电气绝缘 性能、机械性能、化学稳定性、耐老化性能[３ ４] 、抗辐 射性能、低介电损耗ꎬ且这些性能在很宽的温度范围 ( － ２６９ ~ ４００ ℃ ) 内都不会有显著变化ꎬ其按用途可 分为绝缘和耐热为目的的电工级应用、附有挠性等 要求的电子级应用、国防军工及航空航天应用、柔性 显示光电应用、环保消防应用等ꎮ
任小龙等[８] 在采用流延法制备 ＰＩ 薄膜的过程 中ꎬ通过实 施 冷 处 理、 高 低 温 交 替 处 理、 挤 压 处 理 及压延处理等工艺实现了薄膜的性能提高ꎬ薄膜 的厚度均匀性大大改善、色差减小、膜卷平整性提 高ꎬ电气强度提高约 ６０ ｋＶ / ｍｍꎬ热膨胀系数降低 １０％ 以上ꎬ拉伸强度增加约 ５１ ＭＰａꎬ模量提高至少 ０. ７ ＧＰａ 等ꎮ １. ３. ３ 双轴定向法
第 ３３ 卷 第 ２ 期 ２０１８ 年 ６ 月
专题论述
合成技术及应用 ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ
Ｖｏｌ. ３３ Ｎｏ. ２ Ｊｕｎ. ２０１８
聚酰亚胺薄膜的国内外开发进展
潘晓娣１ ꎬ戴钧明１ꎬ２ ꎬ钱明球１
(１. 中国石化仪征化纤有限责任公司研究院ꎬ江苏仪征 ２１１９００ꎻ ２. 江苏省高性能纤维重点实验室ꎬ江苏仪征 ２１１９００)
ＰＩ 薄膜的涂膜方法按其工艺的不同可分为浸 渍法、流延法和双轴定向法ꎮ １. ３. １ 浸渍法
浸渍法ꎬ即铝箔上胶法ꎬ是最早生产 ＰＩ 薄膜的 方法之一ꎬ生产工艺简单ꎬ操作方便ꎬ主要设备有 反应釜、 消 泡 釜、 上 胶 机、 烘 焙 炉 和 剥 离 设 备 等ꎮ 其不足之处主要是:采用铝箔作为载体ꎬ生产需消 耗 大 量 的 铝 箔ꎻ 使 用 的 ＰＡＡ 溶 液 固 含 量 小 (８. ０％ ~ １２. ０％ ) ꎬ需消耗大量溶剂ꎻ薄膜剥离困
图 ２ 联苯型 ＰＩ 聚合物的制备化学方程式
１. ３. ２ 流延法 流Baidu Nhomakorabea法( 或铸片法) ꎬ也称单轴拉伸法ꎬ这是国
内 ＰＩ 薄膜制造企业的主流制造方式ꎬ主要设备有 合成系统、流延系统( 由流延嘴、流延机、热风系 统、回收系统等组成) 、亚胺化炉、收卷机等[６] ꎬ制 得的 ＰＩ 薄膜( ＰＡＡ 固含量 １５. ０％ ~ ５０. ０％ ) 均匀 性好ꎬ表面 平 整 干 净ꎬ 薄 膜 长 度 不 受 限 制ꎬ 可 以 连 续化生产ꎬ薄膜的电气性能和机械性能较浸渍法 有所提高ꎮ
收稿日期: ２０１８ ０２ ０７ 作者简介: 潘晓娣(１９８７—) ꎬ女ꎬ江苏启东人ꎬ硕士研究生ꎬ工程师ꎬ 主要从事化学纤维的研究与开发工作ꎮ
第２ 期
潘晓娣等. 聚酰亚胺薄膜的国内外开发进展
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难ꎬ表面经常粘有铝粉ꎬ产品平整度差ꎻ生产效率 低ꎬ成本高等[７] ꎮ
图 １ 均苯型 ＰＩ 聚合物的制备化学方程式