PI膜是近10年才發(fā)展起來(lái)的一類高性能高分子薄膜材料,其優(yōu)異的綜合性能很快確立了其在有機(jī)薄膜材料家族中的地位。
1.什么是PI膜
聚酰亞胺薄膜是由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚(DDE)在強(qiáng)極性溶劑中經(jīng)縮聚并流延成膜再經(jīng)亞胺化而成,呈黃色透明狀,相對(duì)密度1.39~1.45,特別適宜用作柔性印制電路板基材和各種耐高溫電機(jī)電器絕緣材料。
2.PI膜的分類
通常分為兩大類:
熱塑性聚酰亞胺,如亞胺薄膜、涂層、纖維及現(xiàn)代微電子用聚酰亞胺等。
熱固性聚酰亞胺,主要包括雙馬來(lái)酰亞胺(BMI)型和單體反應(yīng)物聚合(PMR)型聚酰亞胺及其各自改性的產(chǎn)品。BMI 易加工但脆性較大。
3.PI膜的特性
(1) 優(yōu)異的耐熱性
聚酰亞胺的分解溫度一般超過(guò)500℃,有時(shí)甚至更高,是目前已知的有機(jī)聚合物中熱穩(wěn)定性最高的品種之一,這主要是因?yàn)榉肿渔溨泻写罅康姆枷悱h(huán)。
(2) 優(yōu)異的機(jī)械性能
未增強(qiáng)的基體材料的抗張強(qiáng)度都在100MPa以上。用均酐制備的Kapton薄膜抗張強(qiáng)度為170MPa,而聯(lián)苯型聚酰亞胺(Upilex S)可達(dá)到400MPa。聚酰亞胺纖維的彈性模量可達(dá)到500MPa,僅次于碳纖維。
(3) 良好的化學(xué)穩(wěn)定性及耐濕熱性
聚酰亞胺材料一般不溶于有機(jī)溶劑,耐腐蝕、耐水解。改變分子設(shè)計(jì)可以得到不同結(jié)構(gòu)的品種。有的品種經(jīng)得起2個(gè)大氣壓下、120℃、500h的水煮。
(4) 良好的耐輻射性能
聚酰亞胺薄膜在5×109rad劑量輻射后,強(qiáng)度仍保持86%,某些聚酰亞胺纖維經(jīng)1×1010rad快電子輻射后,其強(qiáng)度保持率為90%。
(5) 良好的介電性能
介電常數(shù)小于3.5,如果在分子鏈上引入氟原子,介電常數(shù)可降到2.5左右,介電損耗為10,介電強(qiáng)度為100至300kV/mm,體積電阻為1015-17Ω·cm。因此含氟聚酰亞胺材料的合成是目前較為熱門的研究領(lǐng)域。
4.PI膜的應(yīng)用行業(yè)
(1)薄膜:是聚酰亞胺最早的商品之一,用于電機(jī)的槽絕緣及電纜繞包材料。主要產(chǎn)品有杜邦的Kapton ,日本宇部興產(chǎn)的Upilex 系列和鐘淵的Apical 。透明的聚酰亞胺薄膜可作為柔軟的太陽(yáng)能電池底板;
(3)先進(jìn)復(fù)合材料的基體樹(shù)脂:用于航天、航空飛行器結(jié)構(gòu)或功能部件以及火箭、導(dǎo)彈等的零部件,是最耐高溫的結(jié)構(gòu)材料之一;
(4)纖維:聚酰亞胺纖維的彈性模量?jī)H次于碳纖維,可以作為高溫介質(zhì)及放射性物質(zhì)的過(guò)濾材料和防彈防火織物;
(5)泡沫塑料:可用做耐高溫隔熱材料;
(6)工程塑料: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) ,主要用于自潤(rùn)滑、密封、絕緣及結(jié)構(gòu)材料。此外聚酰亞胺還可以作為高溫環(huán)境中的膠粘劑、分離膜、光刻膠、介電緩沖層、液晶取向劑、電-光材料等