聚酰亚胺薄膜(PI膜)

呈黄色透明，相对密度1.39~1.45，聚酰亚胺薄膜具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、耐辐射性、耐介质性，能在-269℃~280℃的温度范围内长期使用，短时可达到400℃的高温。玻璃化温度分别为280℃(Upilex R)、385℃(Kapton)和500℃以上(Upilex S)。20℃时拉伸强度为200MPa，200℃时大于100MPa。特别适宜用作柔性印制电路板基材和各种耐高温电机电器绝缘材料。

聚酰亚胺通常分为两大类:

热塑性聚酰亚胺，如亚胺薄膜、涂层、纤维及现代微电子用聚酰亚胺等。

热固性聚酰亚胺，主要包括双马来酰亚胺(BMI)型和单体反应物聚合(PMR)型聚酰亚胺及其各自改性的产品。BMI 易加工但脆性较大。

包括均苯型聚酰亚胺薄膜和联苯型聚酰亚胺薄膜两类。前者为美国杜邦公司产品，商品名Kapton，由均苯四甲酸二酐与二苯醚二胺制得。后者由日本宇部兴产公司生产，商品名Upilex，由联苯四甲酸二酐与二苯醚二胺(R型)或间苯二胺(S型)制得。

(1)优异的耐热性。聚酰亚胺的分解温度一般超过500℃,有时甚至更高,是目前已知的有机聚合物中热稳定性最高的品种之一,这主要是因为分子链中含有大量的芳香环。

(2)优异的机械性能。未增强的基体材料的抗张强度都在100MPa以上。用均酐制备的Kapton薄膜抗张强度为170MPa,而联苯型聚酰亚胺(Upilex S)可达到400MPa。聚酰亚胺纤维的弹性模量可达到500MPa,仅次于碳纤维。

(3)良好的化学稳定性及耐湿热性。聚酰亚胺材料一般不溶于有机溶剂,耐腐蚀、耐水解。改变分子设计可以得到不同结构的品种。有的品种经得起2个大气压下、120℃,500h的水煮。

(4)良好的耐辐射性能。聚酰亚胺薄膜在5×109rad剂量辐射后,强度仍保持86%;某些聚酰亚胺纤维经1×1010rad快电子辐射后,其强度保持率为90%。

(5)良好的介电性能。介电常数小于3.5,如果在分子链上引入氟原子,介电常数可降到2.5左右,介电损耗为10，介电强度为100至300kV/mm，体积电阻为1015-17Ω·cm。因此,含氟聚酰亚胺材料的合成是目前较为热门的研究领域。

上述性能在很宽的温度范围和频率范围内都是稳定的。除此之外,聚酰亚胺还具有耐低温、膨胀系数低、阻燃以及良好的生物相容性等特性。聚酰亚胺优异的综合性能和合成化学上的多样性,可广泛应用于多种领域。

被称为"黄金薄膜"的聚酰亚胺薄膜具有卓越的性能，它广泛的应用于空间技术、F、H级电机、电器的绝缘、FPC(柔性印刷线路板)、PTC电热膜、TAB(压敏胶带基材)、航天、航空、计算机、电磁线、变压器、音响、手机、电脑、冶炼、采矿电子元器件工业、汽车、交通运输、原子能工业等电子电器行业。

(1)薄膜:是聚酰亚胺最早的商品之一,用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。主要产品有杜邦的Kapton ,日本宇部兴产的Upilex 系列和钟渊的Apical 。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底板;

(2)涂料:作为绝缘漆用于电磁线,或作为耐高温涂料使用;

(3)先进复合材料的基体树脂:用于航天、航空飞行器结构或功能部件以及火箭、导弹等的零部件,是最耐高温的结构材料之一;

(4)纤维:聚酰亚胺纤维的弹性模量仅次于碳纤维,可以作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹防火织物;

(5)泡沫塑料:可用做耐高温隔热材料;

(6)工程塑料:有热固性也有热塑性,可以模压成型也可用注射成型或传递模塑(RTM) ,主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。此外聚酰亚胺还可以作为高温环境中的胶粘剂、分离膜、光刻胶、介电缓冲层、液晶取向剂、电-光材料等

聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、电气/电子、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光、机车、汽车、精密机械和自动办公机械等领域。近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是"解决问题的能手"(protion solver)，并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。在众多的聚合物材料中,只有6 种在美国化学文摘(CA) 中被单独列题,聚酰亚胺即是其中之一。由此可见,聚酰亚胺在技术和商业上有着非常重要的意义。随着IT业，平板显示业，光伏业等的兴起及蓬勃发展，必然带动相关配套材料的发展及市场需求的增长。电子工程用(电子级)聚酰亚胺薄膜作为音质电路板，集成电路，平板显示器，太阳电池，电子标签等的重要材料，越来越在上述电子产品应用领域中起到十分重要的作用。

聚酰亚胺作为很有发展前途的高分子材料已经得到充分的认识，在绝缘材料中和结构材料方面的应用正不断扩大。在功能材料方面正崭露头角，其潜力仍在发掘中。但是在发展了40年之后仍未成为更大的品种，其主要原因是，与其他聚合物比较，成本还是太高。因此，今后聚酰亚胺研究的主要方向之一仍应是在单体合成及聚合方法上寻找降低成本的途径。

PI膜按照用途分为一般绝缘和耐热为目的的电工级以及附有挠性等要求的电子级两大类。电工级PI膜因要求较低国内已能大规模生产且性能与国外产品没有明显差别;电子级PI膜是随着FCCL的发展而产生的，是PI膜最大的应用领域，其除了要保持电工类PI膜优良的物理力学性能外，对薄膜的热膨胀系数，面内各向同性(厚度均匀性)提出了更严格的要求。未来仍需进口大量的电子级PI膜，其原因是国产PI膜在性能上与进口PI膜存在一定的差距，不能满足FCCL中高端产品的要求。在预测未来市场价格方面，长期以来电子级PI膜的定价权一直由杜邦公司，钟渊公司所掌控，但是随着近年来韩国SKC和KOLON两家公司的分别加入重组，以及经济危机对电子产品外销的影响，产品价格也有所降低，但是电子级PI膜仍存在着较高的利润空间。

聚酰亚胺薄膜的生产基本上是二步法，第一步:合成聚酰胺酸，第二步:成膜亚胺化。成膜方法主要有浸渍法(或称铝箔上胶法)、流延法和流涎拉伸法。浸渍法设备简单、工艺简单，但薄膜表面经常粘有铝粉，薄膜长度受到限制，生产效率低，此法不宜发展;流涎法设备精度高，薄膜均匀性好，表面干净平整，薄膜长度不受限制，可以连续化生产，薄膜各方面性能均不错，一般要求的薄膜均可采用此法生产;拉伸法生产的薄膜，性能有显著提高，但工艺复杂生产条件苛刻，投资大，产品价格高，只有高质量薄膜才采用此法。流涎法主要设备:不锈钢树脂溶液储罐、流涎嘴、流涎机、亚胺化炉、收卷机和热风系统等。制备步骤:消泡后的聚酰胺酸溶液，由不锈钢溶液储罐经管路压入前机头上的流涎嘴储槽中。钢带以图所示方向匀速运行，将储槽中的溶液经流涎嘴前刮板带走，而形成厚度均匀的液膜，然后进入烘干道干燥。洁净干燥的空气由鼓风机送入加热器预热到一定温度后进入上、下烘干道。热风流动方向与钢带运行方向相反，以便使液膜在干燥时温度逐渐升高，溶剂逐渐挥发，增加干燥效果。聚酰胺酸薄膜在钢带上随其运行一周，溶剂蒸发成为固态薄膜，从钢带上剥离下的薄膜 经导向辊引向亚胺化炉。亚胺化炉一般为多辊筒形式，与流涎机同步速度的导向辊引导聚酰胺酸薄膜进入亚胺化炉，高温亚胺化后，由收卷机收卷。