塑盟特聚酰亞胺是綜合性能的有機(jī)高分子材料之一,耐高溫達(dá) 400℃以上 ,長期使用溫度范圍-200~300℃,無明顯熔點(diǎn),高絕緣性能,103 赫下介電常數(shù)4.0,介電損耗僅0.004~0.007,屬F至H級(jí)絕緣材料。
根據(jù)重復(fù)單元的化學(xué)結(jié)構(gòu),聚酰亞胺可以分為脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亞胺三種。根據(jù)熱性質(zhì),可分為熱塑性和熱固性聚酰亞胺 。
聚酰亞胺是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)(-CO-NH-CO-)的一類聚合物,其中以含有酞酰亞胺結(jié)構(gòu)的聚合物為重要。聚酰亞胺作為一種特種工程材料,已廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領(lǐng)域。上世紀(jì)60年代,各國都在將聚酰亞胺的研究、開發(fā)及利用列入 21世紀(jì)有希望的工程塑料之一。聚酰亞胺,因其在性能和合成方面的突出特點(diǎn),不論是作為結(jié)構(gòu)材料或是作為功能性材料,其巨大的應(yīng)用前景已經(jīng)得到充分的認(rèn)識(shí),被稱為是"解決問題的能手"(protion solver),并認(rèn)為"沒有聚酰亞胺就不會(huì)有今天的微電子技術(shù)"。
1、全芳香聚酰亞胺按熱重分析,其開始分解溫度一般都
在500℃左右。由聯(lián)四甲酸二酐和對(duì)二胺合成的聚酰亞胺,熱分解溫度達(dá)600℃,是迄今聚合物中熱穩(wěn)定性高的品種之一。
2、聚酰亞胺可耐極低溫,如在-269℃的液態(tài)氦中不會(huì)脆裂。
3、聚酰亞胺具有優(yōu)良的機(jī)械性能,未填充的塑料的抗張強(qiáng)度都在100Mpa以上,均型聚酰亞胺的薄膜(Kapton)為170Mpa以上,杭州塑盟特?zé)崴苄跃埘啺罚═PI)的沖擊強(qiáng)度高達(dá)261KJ/m2。而聯(lián)型聚酰亞胺(Upilex S)達(dá)到400Mpa。作為工程塑料,彈性膜量通常為3-4Gpa,纖維可達(dá)到200Gpa,據(jù)理論計(jì)算,均四甲酸二酐和對(duì)二胺合成的纖維可達(dá) 500Gpa,僅次于碳纖維。
4、一些聚酰亞胺品種不溶于有機(jī)溶劑,對(duì)稀酸穩(wěn)定,一般的品種不大耐水解,這個(gè)看似缺點(diǎn)的性能卻使聚酰亞胺有別于其他高性能聚合物的一個(gè)很大的特點(diǎn),即可以利用堿性水解回收原料二酐和二胺,例如對(duì)于Kapton薄膜,其回收率可達(dá)80%-90%。改變結(jié)構(gòu)也可以得到相當(dāng)耐水解的品種,如經(jīng)得起120℃,500 小時(shí)水煮。
5、 聚酰亞胺的熱膨脹系數(shù)在2×10-5-3×10-5℃,南京岳子化工YZPI熱塑性聚酰亞胺3×10-5℃,聯(lián)型可達(dá)10-6℃,個(gè)別品種可達(dá)10-7℃。
6、 聚酰亞胺具有很高的耐輻照性能,其薄膜在5×109rad快電子輻照后強(qiáng)度保持率為90%。
7、 聚酰亞胺具有良好的介電性能,介電常數(shù)為3.4左右,引入氟,或?qū)⒖諝饧{米尺寸分散在聚酰亞胺中,介電常數(shù)可以降到2.5左右。介電損耗為10-3,介電強(qiáng)度為100-300KV/mm,廣成熱塑性聚酰亞胺為300KV/mm,體積電阻為10∧17Ω·cm。這些性能在寬廣的溫度范圍和頻率范圍內(nèi)仍能保持在較高的水平。
8、 聚酰亞胺是自熄性聚合物,發(fā)煙率低。
9、 聚酰亞胺在極高的真空下放氣量很少。
10、聚酰亞胺無毒,可用來制造餐具和醫(yī)用器具,并經(jīng)得起數(shù)千次消毒。有一些聚酰亞胺還具有很好的生物相容性,例如,在血液相容性實(shí)驗(yàn)為非溶血性,體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)為無毒。
由于上述聚酰亞胺在性能和合成化學(xué)上的特點(diǎn),在眾多的聚合物中,
很難找到如聚酰亞胺這樣具有如此廣泛的應(yīng)用方面,而且在每一個(gè)方面都顯示了極為突出的性能。
1、薄膜:是聚酰亞胺早的商品之一,用于電機(jī)的槽絕緣及電纜繞包材料。主要產(chǎn)品有杜邦Kapton,宇部興產(chǎn)的Upilex系列和鐘淵Apical。透明的聚酰亞胺薄膜可作為柔軟的太陽能電池底板。
2. 涂料:作為絕緣漆用于電磁線,或作為耐高溫涂料使用。
3.先進(jìn)復(fù)合材料:用于航天、航空器及火箭部件。是耐高溫的結(jié)構(gòu)材料之一。例如美國的超音速客機(jī)計(jì)劃所設(shè)計(jì)的速度為2.4M,飛行時(shí)表面溫度為177℃,要求使用壽命為60000h,據(jù)報(bào)道已確定50%的結(jié)構(gòu)材料為以熱塑型聚酰亞胺為基體樹脂的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,每架飛機(jī)的用量約為30t。
4.纖維:彈性模量僅次于碳纖維,作為高溫介質(zhì)及放射性物質(zhì)的過濾材料和防彈、防火織物。
6. 工程塑料:有熱固性也有熱塑型,熱塑型可以模壓成型也可以用注射成型或傳遞模塑。主要用于自潤滑、密封、絕緣及結(jié)構(gòu)材料。廣成聚酰亞胺材料已開始應(yīng)用在壓縮機(jī)旋片、活塞環(huán)及特種泵密封等機(jī)械部件上。
7.膠粘劑:用作高溫結(jié)構(gòu)膠。廣成聚酰亞胺膠粘劑作為電子元件高絕緣灌封料已生產(chǎn)。
8.分離膜:用于各種氣體對(duì),如氫/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分離,從空氣烴類原料氣及醇類中脫除水分。也可作為滲透蒸發(fā)膜及超濾膜。由于聚酰亞胺耐熱和耐有機(jī)溶劑性能,在對(duì)有機(jī)氣體和液體的分離上具有特別重要的意義。
9.光刻膠:有負(fù)性膠和正性膠,分辨率可達(dá)亞微米級(jí)。與顏料或染料配合可用于彩色濾光膜,可大大簡化加工工序。
10. 在微電子器件中的應(yīng)用:用作介電層進(jìn)行層間絕緣,作為緩沖層可以減少應(yīng)力、提高成品率。作為保護(hù)層可以減少環(huán)境對(duì)器件的影響,還可以對(duì)a-粒子起屏蔽作用,減少或消除器件的軟誤差(soft error)。
11. 液晶顯示用的取向排列劑:聚酰亞胺在TN-LCD、STN-LCD、TFT-CD及未來的鐵電液晶顯示器的取向劑材料方面都占有十分重要的地位。
12. 電-光材料:用作無源或有源波導(dǎo)材料光學(xué)開關(guān)材料等,含氟的聚酰亞胺在通訊波長范圍內(nèi)為透明,以聚酰亞胺作為發(fā)色團(tuán)的基體可提高材料的穩(wěn)定性。
13.濕敏材料:利用其吸濕線性膨脹的原理可以用來制作濕度傳感器。
綜上所述,不難看出聚酰亞胺之所以可以從60年代、70年代出現(xiàn)的眾多的芳雜環(huán)聚合物脫穎而出,終成為一類重要的高分子材料的原因。
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