譚玉東　王旭亮

摘 要：合成聚酰亞胺薄膜最常用的方法是由二酐和二胺在非質(zhì)子極性溶劑中低溫縮聚得到前體聚酰胺酸及脫水環(huán)化得到聚酰亞胺兩步，在合成了所需的聚酰胺酸后，具有一定黏性的聚酰胺酸通過特定的成型方法成為均勻、特定厚度的薄膜，隨后通過亞胺化將聚酰胺酸反應(yīng)為聚酰胺酸并得到固態(tài)的聚酰亞胺薄膜，本文論述了聚酰亞胺薄膜（PI膜）應(yīng)用現(xiàn)狀和國內(nèi)產(chǎn)品現(xiàn)狀，以及聚酰聚酰亞胺薄膜的未來研究主要向高性能化、多功能化、易成型加工和低成本等方向發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：聚酰亞胺薄膜 應(yīng)用現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

中圖分類號：TQ32 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（c）-0103-02

聚酰亞胺薄膜（PI膜）一種新型的耐高溫有機聚合物薄膜，是由芳香二酐和二胺在極強性溶劑中進行縮聚反應(yīng)，獲得高分子量的聚酰胺酸溶液，環(huán)化后成為聚酰亞胺薄膜[1-3]，聚酰亞胺（Polyimides簡稱PI）是一大類主鏈上含有酞酰亞胺或丁二酰亞胺環(huán)的耐高溫聚合物，通常由二酐或二胺合成，目前是已經(jīng)工業(yè)化的聚合物是使用溫度最高的材料之一，其分解溫度達到550℃～600℃，長期使用溫度可達到200℃～380℃，此外還具有優(yōu)良的尺寸和氧化穩(wěn)定性、耐輻照性能，絕緣性能、耐化學(xué)腐蝕、耐磨損、強度高等特點，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、機械、電氣、原子能、微電子、液晶顯示等高技術(shù)領(lǐng)域，并已經(jīng)成為全球火箭、宇航等尖端科技領(lǐng)域不可缺少的材料之一。目前合成聚酰亞胺薄膜最常用的方法是由二酐和二胺在非質(zhì)子極性溶劑中低溫縮聚得到前體聚酰胺酸及脫水環(huán)化得到聚酰亞胺兩步，在合成了所需的聚酰胺酸后，具有一定黏性的聚酰胺酸通過特定的成型方法成為均勻、特定厚度的薄膜，隨后通過亞胺化將聚酰胺酸反應(yīng)為聚酰胺酸并得到固態(tài)的聚酰亞胺薄膜，目前較為常用的方法為流延法和流延拉伸法，相比于流延法，流延拉伸法常用于制備高性能的聚酰亞胺薄膜。在我國，流延法及浸漬法工藝均較為成熟，其中浸漬法由于產(chǎn)品絕緣性能較差，正逐漸被淘汰，化學(xué)亞胺法是向溫度保持在-5℃以下的聚酰胺酸溶液中加入一定量的脫水劑和觸媒，國內(nèi)多數(shù)廠家只能采用熱酰亞胺化法工藝，相較而言，化學(xué)酰亞胺化法具備更多優(yōu)點，例如：所需時間短、生產(chǎn)車速快、產(chǎn)能高等，聚酰亞胺（PI）薄膜經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為電子、電機產(chǎn)品的重要原料之一。

1 聚酰亞胺薄膜應(yīng)用現(xiàn)狀

聚酰聚酰亞胺薄膜性能優(yōu)異，在多個領(lǐng)域具備難以替代的作用，主要包括4個方面：絕緣材料、撓性覆銅板、繞包電磁線以及在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)方面的新型應(yīng)用，聚酰亞胺薄膜的一個重要應(yīng)用是在撓性覆銅板上，撓性印刷電路板非常適合三維空間安裝，使布線更為合理、結(jié)構(gòu)更緊湊，節(jié)省了安裝空間，滿足了電子設(shè)備輕、薄、短小化要求，廣泛應(yīng)用于手機、數(shù)碼相機、筆記由于撓性覆銅板需要其基膜和覆蓋膜具備柔性、絕緣性能優(yōu)異、耐熱性好、機械強度強度高這4個特點，聚酰亞胺薄膜涂覆全氟乙丙烯乳液后，可制成粘膠帶包繞在裸銅線上，隨后經(jīng)過高溫?zé)?，冷卻壓縮等步驟能夠制得防潮性能、電性能、抗切通性能優(yōu)異的繞包電磁性，聚酰亞胺薄膜的還有一個重要應(yīng)用是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)——合成高分子碳膜，目前高端消費電子中，單層高導(dǎo)熱石墨膜的導(dǎo)熱性能已經(jīng)難以滿足其需求，高導(dǎo)熱石墨膜正在經(jīng)歷由傳統(tǒng)單層石墨膜向復(fù)合型石墨膜發(fā)展的發(fā)展過程，由于復(fù)合型石墨膜特殊的堆疊方式及結(jié)構(gòu)，使得其導(dǎo)熱性能更為優(yōu)異，目前高導(dǎo)熱石墨膜一方面享有高端消費電子持續(xù)增長帶來的需求增長，同時也面臨產(chǎn)品更新?lián)Q代帶來的單價及利潤提升，未來市場空間可觀。

2 聚酰亞胺薄膜國內(nèi)產(chǎn)品現(xiàn)狀

Plastics Infomart統(tǒng)計，2016年全球聚酰亞胺薄膜市場規(guī)模為1.85億美元，預(yù)計2017—2023年P(guān)I薄膜復(fù)合增長率將達到10.1%，市場上主流的PI薄膜是杜邦最早發(fā)明的均苯型聚酰亞胺薄膜，由均苯四甲酸二酐與4，4-二苯醚二胺制得，日本宇部后來發(fā)明了聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜，由聯(lián)苯四甲酸二酐與4，4-二苯醚二胺（R型）或?qū)Ρ蕉罚⊿型）制得，目前來說國內(nèi)與國外聚酰亞胺薄膜常規(guī)應(yīng)用己無太大區(qū)別，國產(chǎn)膜的優(yōu)勢是價格低，電子級聚酰亞胺薄膜超過80%依賴進口，更高等級的PI薄膜則仍處于空白領(lǐng)域，目前國內(nèi)聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)商涉足多種商品化的高性能聚酰亞胺薄膜，比如深圳丹邦科技股份有限公司、安徽國風(fēng)塑業(yè)股份有限公司、深圳市惠程電氣股份有限公司等，安徽國風(fēng)塑業(yè)股份有限公司在基于有機發(fā)光半導(dǎo)體（OLED）的可撓曲的柔性電子電器得到了巨大的發(fā)展，透明聚酰亞胺薄膜（CPI）市場的需求也開始擴張，CPI克服了傳統(tǒng)聚酰亞胺薄膜帶有淺黃或深黃顏色的缺點，是聚酰亞胺品種中較新的一種，其優(yōu)異的熱學(xué)性能很好地滿足光電材料新發(fā)展的需求，被廣泛應(yīng)用在液晶取向膜、光學(xué)薄膜、柔性器件襯底膜等光電器件上；深圳市惠程電氣股份有限公司與技術(shù)合作伙伴一道配合某航天研究所合成了低黏度熱固性聚酰亞胺，與石英纖維復(fù)合后，經(jīng)熱壓罐成型而制成超聲速巡航導(dǎo)彈雷達天線罩，并得到了成功驗證和試用，深圳市惠程電氣股份有限公開發(fā)的聚酰亞胺應(yīng)用特殊方式復(fù)合玻璃纖維、石墨和硼纖維、碳纖維等后可獲得更高的強度和硬度，使該復(fù)合材料：（1）可替代金屬制造噴射發(fā)動機結(jié)構(gòu)部件；（2）可用于空間監(jiān)測設(shè)備中的隔熱墊、高溫臺架等；（3）可用于火箭液氫密封環(huán)、飛機裝載機密封。

3 發(fā)展趨勢

聚酰聚酰亞胺薄膜的未來研究主要向高性能化、多功能化、易成型加工和低成本等方向發(fā)展，從薄膜類型來看，主要包括幾個方面：超薄型、低介電常數(shù)、低收縮（0.05%以下）、TPI-PI多層復(fù)合、高強度和高模量、導(dǎo)電膜、無色透明、低吸水率等；中國作為全球最大的電子零組件生產(chǎn)基地和最大的電子消費市場，在技術(shù)和產(chǎn)品布局上，盡管當(dāng)前國內(nèi)PI薄膜制造企業(yè)與歐美和日本企業(yè)存在一定的距離，但堅信國內(nèi)企業(yè)通過持續(xù)的研發(fā)投入和技術(shù)引進提升，未來一定能夠參與高端聚酰亞胺薄膜應(yīng)用的市場競爭中占有一席之地。

4 結(jié)語

目前來說國內(nèi)與國外聚酰亞胺薄膜常規(guī)應(yīng)用己無太大區(qū)別，國產(chǎn)膜的優(yōu)勢是價格低，至于性能上，在一些性能要求高的場合國產(chǎn)尚不能代替，例如，我國的低端電工級聚酰亞胺薄膜已經(jīng)基本滿足國內(nèi)需求，而電子級聚酰亞胺薄膜超過大部分依賴進口，隨著國內(nèi)對于電子級聚酰亞胺薄膜的需求不斷提升，越來越多公司研究高性能聚酰亞胺薄膜的生產(chǎn)，聚酰聚酰亞胺薄膜的未來研究主要包括幾個方面：超薄型、低介電常數(shù)、低收縮（0.05%以下）、TPI-PI多層復(fù)合、高強度和高模量、導(dǎo)電膜、無色透明、低吸水率等，聚酰亞胺仍然還有許多問題需要解決，例如使用的結(jié)構(gòu)和固化方法，我們始終相信，隨著合成技術(shù)和加工技術(shù)的進一步提高和成本的大幅度降低，具有優(yōu)越綜合性能的聚酰亞胺必將在未來的材料領(lǐng)域中占據(jù)更為突出的地位。

參考文獻

[1] 張昌輝，周小麗，劉保健.聚酰胺酰亞胺超薄膜成膜研究[J].化工新型材料，2016（9）：64-66.

[2] 汪聰茜，陳薇，陳好紅，等.高強度高透明性聚酰亞胺膜的制備與性能研究[J].絕緣材料，2018（3）：31-34.

[3] 常健飛，于翔，張湘科，等.超臨界流體法制備聚醚酰亞胺泡沫的研究[J].塑料科技，2018（5）：62-64.