聚酰亚胺薄膜期刊

聚酰亚胺薄膜期刊

薄膜制备方法为：聚酰胺酸溶液流延成膜、拉伸后，高温酰亚胺化。薄膜呈黄色透明，相对密度1.39～1.45，有突出的耐高温、耐辐射、耐化学腐蚀和电绝缘性能，可在250～280℃空气中长期使用。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。 光刻胶：某些聚酰亚胺还可以用作光刻胶。有负性胶和正性胶，分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜，可大大简化加工工序。 在微电子器件中的应用：用作介电层进行层间绝缘，作为缓冲层可以减少应力、提高成品率。作为保护层可以减少环境对器件的影响，还可以对a-粒子起屏蔽作用，减少或消除器件的软误差（soft error）。半导体工业使用聚酰亚胺作高温黏合剂，在生产数字化半导体材料和MEMS系统的芯片时，由于聚酰亚胺层具有良好的机械延展性和拉伸强度，有助于提高聚酰亚胺层以及聚酰亚胺层与上面沉积的金属层之间的粘合。 聚酰亚胺的高温和化学稳定性则起到了将金属层和各种外界环境隔离的作用。 液晶显示用的取向排列剂：聚酰亚胺在TN-LCD、SHN-LCD、TFT-CD及未来的铁电液晶显示器的取向剂材料方面都占有十分重要的地位。 电-光材料：用作无源或有源波导材料光学开关材料等，含氟的聚酰亚胺在通讯波长范围内为透明，以聚酰亚胺作为发色团的基体可提高材料的稳定性。 湿敏材料：利用其吸湿线性膨胀的原理可以用来制作湿度传感器。

聚酰亚胺薄膜的介绍

英文名(polyimide film;PI film)，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，由均苯四甲酸酐与二氨基二苯醚制得。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。

什么是薄膜材料

多层薄膜材料已成为新材料领域中的一支新军。所谓多层薄膜材料，
就是在一层厚度只有纳米级的材料上，
再铺上一层或多层性质不同的其他薄层材料，
最后形成多层固态涂层。由于各层材料的电、
磁及化学性质各不相同，多层薄膜材料会拥有一些奇异的特性。
目前，这种制造工艺简单的新型材料正受到各国关注，
已从实验室研究进入商业化阶段，可以广泛应用于防腐涂层、
燃料电池及生物医学移植等领域。
新出版的《科学新闻》报道说，
从事多层薄膜材料研究达10年之久的麻省理工学院鲁伯诺称，
多层薄膜材料的研究开发已经到了开始收获的阶段。
该材料的处理工艺简单，应用前景十分广泛。
1991年，法国斯特拉斯堡路易斯?
博斯卡大学的Decher首先提出由带正电的聚合物和带负电的聚
合物组成2层薄膜材料的设想，由于静电的作用，
在一层材料上添加另外一层材料非常容易。此后，
多层薄膜材料的研究工作进展很快。通常，
研究人员将带负电的天然衬材如玻璃片等，
浸入含有大分子量的带正电物质的溶液中，然后冲洗、干燥，
再采用含有带负电物质的溶液，不断重复上述过程，
每一次产生的薄膜材料厚度仅有几纳米或更薄。
由于多层薄膜材料的制造可采用重复性工艺，
人们可利用机器人来完成，因此这种自动化工艺很容易实现商业化。
目前，研究人员已经或即将开发的多层薄膜材料主要有以下几种：
1制造具有珍珠母强度的材料。俄克拉何马州立大学化学家柯多夫，
正在仿制一种具有珍珠母强度的材料。
他首先在玻璃片上铺上一层带负电的粘土材料，
然后再铺上一层带正电的聚合物薄膜，
新产生的双层薄膜的强度可以与珍珠母相媲美。目前，
柯多夫已建立了Strala材料公司，并打算将这种材料商业化，
用来制造防弹衣、航空电子设备及人造骨。
2新型防腐蚀材料。佛罗里达州立大学的施利诺夫，
正在利用2种聚合电解质（PDDA和PSS）制造防腐蚀涂层。
他希望这种涂层可用于保护水管以及其他接触水的金属。此外，
他正在开发另外一种薄膜，可望用于制药和化学工业中的分子筛选。
施利诺夫还将对有相同化学结构、
但互为镜像的两种药物分子进行分离。在今年6月出版的《
美国化学学会期刊》上，他宣布已经研制成一种薄膜，
它可让一些分子以比其镜像分子更快的速度扩散。
他建立并自任总裁的NanoStrata公司所开发的“
机器人多层薄膜施加系统”已销往世界各地。
3可使燃料电池在高温条件下工作的多层薄膜材料。
宾夕法尼亚州立大学的马鲁克认为，
多层薄膜材料的特性使其能够在诸如发光二极管、
太阳能电池以及传感器等高技术产品中发挥重要作用。目前，
马鲁克正计划制造用于燃料电池上的超薄传导离子的多层薄膜，
这种材料可在高温条件下工作，
而燃料电池在低温条件下工作需要昂贵的铂催化剂。
新薄膜由大约10层带正电的锆铝和带负电的钙钛矿石薄膜组成。
他希望这种新的薄膜可以帮助燃料电池制造厂采用成本低廉的催化剂
。马鲁克还在探索由多薄层钙钛矿石形成的铁电体材料。
较厚的铁电体目前用于传感器和调速控制器中，
但研究人员希望降低这种材料的厚度，以减少器件的体积，
并改进其性能。
美国哈拉奥维大学也在采用多层纳米半导体颗粒结构，
研制光电转换效率更高的新型太阳能电池。

PI膜的聚酰亚胺薄膜（PI膜）

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。 (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。 (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 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。