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带你认识聚酰亚胺薄膜
发布时间:2023-05-23 09:19:07 浏览次数:2599次
聚酰亚胺(PI)薄膜目前是世界上性能很好的绝缘薄膜材料之一,在很宽的温度范围(-269℃~400℃)内具有稳定而优异的物理、热学、电和化学等性能。除符合各类产品的物性要求外,更具有高强度、高韧性、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等特殊性能,符合轻、薄、短、小、高可靠性的设计要求,早期用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。
聚酰亚胺薄膜的应用
、在绕包电磁线中的应用
以薄膜为基材,在其单面或双面涂聚全氟乙丙烯乳液,制成粘带,可包绕在裸铜线上,后进入高温炉,薄膜因收缩与导线贴紧,使绕包的粘带层间熔融成一个整体,待导线出高温炉冷却时,在导线两边加一对压辊以提高粘带层间粘接强度。
2、在电机绝缘中的应用
聚酰亚胺薄膜可作大功率电力机车、交流发电机、抗辐射电机及各种精密电机的绝缘。
3、在带状电缆和软印刷电路中的应用
由于薄膜柔软,尺寸稳定性好,介电性能优越,适于作带状电缆或软印刷电路的基材或覆盖层,如低热膨胀系数聚酰亚胺薄膜可作为半导体元件的保护膜;超薄聚酰亚胺薄膜,主要用作覆盖膜(coverlay 或covercoat,也称保护膜)。挠性覆铜板(FCCL)制成挠性印制电路板,在电子产品中产得到广泛的应用。
此外,聚酰亚胺薄膜还可以用于其它方面:(1)如透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底板,IKAROS的帆就是使用聚酰亚胺的薄膜和纤维制作的;(2)黑色聚酰亚胺薄膜,广泛用于电子产品制造领域,利用其优良的黑度、耐热性来制作耐高温标签和胶带;(3)耐电晕聚酰亚胺薄膜 ,用于高频脉冲波及其传输过程。
聚酰亚胺薄膜的性能
(1)优异的耐热性。聚酰亚胺的分解温度一般在400℃。这是有机聚合物中热稳定性好的品种之一,这主要是因为分子链中含有大量的芳香环。
(2)优异的力学性能:增强基体材料的拉伸强度在100 MPa以上,马来酸酐制备的上尉薄膜的拉伸强度为170 MPa,联苯聚酰亚胺(Upilexs)为400 mpa,聚酰亚胺纤维的弹性模量可达500 MPa,仅次于碳纤维。
(3)具有良好的化学稳定性、耐湿性和耐热性。聚酰亚胺一般不溶于有机溶剂,耐腐蚀和水解。通过改变分子设计,可获得不同的结构类型。有些品种能承受2大气压,120℃水经过500小时的煮沸。
(4)良好的抗辐射能力。经5×109 rad辐射后,聚酰亚胺薄膜的强度保持在86%,部分聚酰亚胺纤维在1×1010rad快电子辐照下的强度保持率为90%。
(5)良好的介电性能。介电常数小于3.5。当氟原子引入分子链时,介电常数可降至2.5左右,介电损耗为10,介电强度为100~300 kV/mm,体积电阻为1015-17Ωcm。因此,含氟聚酰亚胺的合成是一个研究热点。
聚酰亚胺 (PI)是综合性能佳的有机高分子材料之一,可耐受400摄氏度以上的高温,长期使用温度范围200-300摄氏度。在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域应用广泛。然而,传统的PI膜, 例如杜邦公司的Kapton H系列或者钟渊化学公司的Apical系列, 均为均苯型聚酰亚胺薄膜, 可见光透过率低, 在400 nm波长附近即被吸收, 因此薄膜呈棕黄色。对可见光的透过率低, 限制了其在光学领域的应用。同时聚酰亚胺难溶解或熔融, 成型加工相对比较困难,限制了聚酰亚胺的应用。因此, 在保持聚酰亚胺力学性能和热性能的前提下, 改善其在溶剂中的溶解性以及成膜后的光学透明度成为目前的研究热点。
近年来,光电通讯领域在迅速发展,光电封装材料,光伏材料,光波导材料以及液晶显示器的取向膜材料都迫切需要光学性能好、介电常数低。热稳定性好等优良性能的薄膜材料。而拥有“黄金薄膜”之称的PI薄膜,则成为了许多研究者的选择。
除了陈颖等人的研究,国内外许多人也正在进行着类似的研究。张丽娟等人研究出了高疏水性、热稳定性以及良好透光性的含氟PI薄膜。刘金刚等人通过两种含硫芳香足二胺单体和脂环族二酐单体制备出两种半脂环透明聚酰亚胺薄膜,在400nm-700nm范围内具有优良的透明性,B K Chen等人通过BATB和BAPN两种二胺和六氟双酚A 二酐反应,热亚胺化得到了一种透明地聚酰亚胺,介电常数低,随着氟含量的提高,其透明性有明显的提升。
PI薄膜是目前能够实际应用的耐高温的高分子材料。毫无疑问拥有者广阔的前景。现在市场上主流的是美国杜邦研制的均苯型PI薄膜和日本宇部发明的联苯型PI薄膜,随着科技发展,如今各种功能性PI薄膜正在被不断研发出来。而透明PI薄膜因为其在高端技术领域的需求,其研究在国内也是非常迫切的。