PI膜大揭秘

究竟什么是PI膜

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关于PI膜 

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那些你不知道的故事:

PI膜,又称聚酰亚胺(Polyimide)薄膜,是分子结构含有酰亚胺基团的芳杂环高分子化合物,其耐高温能力可达400℃以上,是综合性能最好的高分子材料之一,研究之初就满足了航空航天领域对于耐热、高强、轻质结构材料的迫切需求。




1.PI膜的性能特点  


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。


优异的机械性能

未增强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。


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。


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%。


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100-300kV/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。


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2.PI膜的应用领域


由于PI薄膜具有良好的耐高低温性能、环境稳定性、力学性能以及优良的介电性能,在众多基础工业与高技术领域中均得到广泛应用。


软性电路板:软性电路板的铜箔基板(FCCL)以及软性电路板(FPCB)的保护层的应用最普遍,且市场也最大。


绝缘材料:电机电子设备绝缘、耐高温电线电缆、电磁线、耐高温导线、绝缘复合材料等。


电子产业领域:印刷电路板的主板、手机、锂电池等产品。一般来说常用是25m以下的PI膜。


半导体领域应用:微电子的钝化层和缓冲内涂层、多层金属层间介电材料、光电印刷电路板的重要基材。


非晶硅太阳能电池领域:透明的PI膜可作为软性的太阳能电池底板,而超薄的PI膜可应用于太阳帆(光帆)。


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3.PI膜的发展趋势


PI 膜的下游应用广泛,产品需求大,包括绝缘材料领域、半导体及微电子工业领域、电子标签领域、非晶硅太阳能电池领域、FCCL领域等。


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和厚度均匀性提出了更严格的要求。


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由于国产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,未来仍需进口大量的电子级PI膜。另一方面,未来高性能PI薄膜在柔性有机薄膜太阳能电池和新一代柔性LCD和OLED显示器产业以及锂离子等新型动力蓄电池技术产业上均有着广阔的市场前景。


由于消费电子产品的多样化、生命周期愈来愈短,造成产品量少、高定制化,使得国内相关企业能够积极投身该行业,进行利基型竞争,同时进行一站式服务,进行中小批量PI薄膜产品差异性制造,减少客户投入FCCL设计的人力成本等。


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在可预见的未来,PI薄膜的研究主要会朝高性能化、多功能化、易成型加工和低成本等方向发展。


同时,需要关注具有差别化和特殊应用的高性能PI薄膜,通过分子结构设计、新合成技术以及纳米复合等技术,实现产品的系列化和功能化,以不断扩大新品种和用途,进而提高市场占有率。