聚酰亚胺薄膜材料的制备和应用探究

2015-03-20苏桂明姜海健马宇良黑龙江省科学院高技术研究院黑龙江哈尔滨150020

中国新技术新产品 2015年5期

苏桂明姜海健马宇良（黑龙江省科学院高技术研究院，黑龙江哈尔滨 150020）

聚酰亚胺薄膜材料的制备和应用探究

苏桂明姜海健马宇良
（黑龙江省科学院高技术研究院，黑龙江哈尔滨 150020）

摘要：聚酰亚胺被称为“解决问题的能手”，主要由于这类材料是目前工业化的高分子材料中耐热性最好的品种，并具有一系列优越的综合性能，比如可以应用于薄膜材料、涂料、复合材料、胶粘剂、泡沫塑料、纤维、分离膜等的制作，并且在液晶取向及、光刻胶等高新技术领域也得到十分广泛的发展。本研究将根据聚酰亚胺薄膜材料的制作工艺及应用探究做出简要分析。

关键词：聚酰亚胺；制作工艺；应用探究

我国早在年代末期就可以进行小批量的聚酰亚胺薄膜的生产了，并且，由于聚酰亚胺薄膜材料的化学性质与物理性质比较稳定被广泛应用。而科学是没有终点的，科学家们仍然致力于更高效的制作出聚酰亚胺薄膜材料，并将其应用领域进一步的推广。

1 关于聚酰亚胺材料的简要介绍

聚酰亚胺主要是指在其主链上含有五元酰亚胺环的一类聚合物。并且，科学家根据其分子结构单元的差异性分为不同的种类，在现在社会生产中，主要将其分为脂肪性聚酰亚胺和芳香型聚酰亚胺两种。而其中的芳香型聚酰亚胺结构中的聚合物是比较重要的。而对于聚酰亚胺所制成的聚酰亚胺薄膜来说，一般由美国杜邦公司所生产的苯型聚酰亚胺薄膜（商品名Kapton）和日本宇部兴产公司所生产的联苯型聚酰亚胺薄膜（商品名Upilex）两大类组成。而这两种聚酰亚胺薄膜的主要差别就是其制作工艺不同，前者由美国杜邦公司所制作的聚酰亚胺薄膜主要是由均苯四甲酸二酐与二苯醚二胺制得；而后者由日本宇部兴产公司所制作的聚酰亚胺薄膜主要是联苯四甲酸二酐与二苯醚二胺（R型）或间苯二胺（S型）制得。但是两者在工业领域的应用方面都有着不错的表现。

2 聚酰亚胺薄膜的制备方法

关于聚酰亚胺薄膜的制作方法主要是将聚酰胺酸溶液流延成膜，并且经过一定的拉伸工作后，将其进行高温酰亚胺化，最后制成薄膜。这类方法被成为溶液浇铸法。本实验中，也将采用溶液浇铸法来对聚酰亚胺薄膜进行制作，并对其应用进行探究。首先实验人员将聚酰胺酸溶液进行配置，并将配置好的溶液缓慢的倒在水平玻璃板上，倒好溶液后，将玻璃板置于70度的烘箱中进行24小时的烘干，等到玻璃板上的溶液已经被完全挥发后，实验人员再将烘箱温度升至190度，并在真空下进行长达12小时的干燥操作，当完成上述步骤后，实验人员将玻璃板自然冷却至室温，而为了使聚酰亚胺薄膜可以脱落的较为完整，本实验将使用离子水对占有聚酰亚胺薄膜的玻璃板进行浸泡，这样，聚酰亚胺薄膜可以自然的从玻璃板上脱落，最后，有实验人员对脱落的聚酰亚胺薄膜进行真空干燥，从而得到了质地柔软并具有一定强度的浅黄色透明聚酰亚胺薄膜。对于聚酰亚胺薄膜的制备如上述所说，如果将这类材料应用于工业生产中，相关人员可以选择更大的玻璃板或者更多的玻璃板进行制备，即可得到聚酰亚胺薄膜的批量性生产。

3 关于聚酰亚胺的特性

3.1 聚酰亚胺所具有的耐热性及耐低温性。耐热性是聚酰亚胺材料表现最为突出的一个性能之一，一般来说，聚酰亚胺可以承受500度以上的高温。除此之外，聚酰亚胺在耐低温性方面也有着高分子材料中少有的优异表现，正是由于聚酰亚胺具有优异的耐高温性，使得这类材料在液氮中也不会发生断裂现象。

3.2 聚酰亚胺所具有稳定的尺寸性。由于聚酰亚胺材料的热膨胀系数比较低，这就使得，即使在温度极高的条件下，其发生形变的程度也比较小，并且，聚酰亚胺材料具有一定的柔软性和耐高温的特性，将这几点特性结合起来，使得聚酰亚胺材料可以被广泛应用于柔性印刷电路板的制造行业中，并且具有很高的稳定性，从而很受欢迎。

3.3 聚酰亚胺所具有良好的介电及绝缘性和耐辐射性。由于聚酰亚胺材料的自身结构因素，使得这类材料才绝缘方面有着不俗的表现，正是由于这一特点，也使得聚酰亚胺材料在微电子行业的绝缘方面及封装方面都被广泛应用；除此之外，由于聚酰亚胺薄膜在吸收剂量达到5×107 Gy时强度仍保持在86%以上，这就使得其具有很好的抗辐射性，在比较容易收到辐射干扰的工程项目上，聚酰亚胺材料的应用也会更加广泛。

3.4 聚酰亚胺所具有的良好阻燃性和无毒性。由于聚酰亚胺这类物质的自身结构的原因，使得聚酰亚胺属于一种自熄性聚合物。所谓的自熄性聚合物就是指该物质在经过高温的燃烧后，很难在切除掉燃烧源之后保持继续燃烧或者帮助其他物质燃烧的一种特性。并且，由于聚酰亚胺不能自燃或助燃，使得聚酰亚胺在被点燃后的发烟率也比较低甚至没有烟雾的产生，除此之外，由于聚酰亚胺的良好的阻燃性，使其经常被选用为阻热剂或者阻燃剂的材料。除了具有良好的阻燃性之外，由于聚酰亚胺物质本身的化学结构，使得这类物质并不具有毒性，所以，即使经过了上千次的高温操作，也能保证其化学性质的稳定，从而不会对人体造成比较大的影响，并且，随着科学的不断发展，使得科学家们研究出一些可以与生物体相结合的聚酰亚胺，这样，也是在我国医学领域等方面表现出了深远的意义。

4 聚酰亚胺薄膜的应用领域

因为聚酰亚胺具有稳定的化学性质，并且具有一系列的良好特性，比如无毒性，阻燃性，耐高温性，耐低温性等等，使其可以被广泛的应用于各行各业的领域之中，并都取得了不错的成绩，也正是因为如此，所以聚酰亚胺材料被称为“解决问题的能手”。而对于聚酰亚胺材料来说，将其制成聚酰亚胺薄膜是一种比较普遍并且使用率极高的物质。并且，聚酰亚胺薄膜具有耐高低温，尺寸稳定性高，韧性高，并且能在多次高温操作后保持化学稳定等特性，因此被广泛的应用于柔性印刷电路板、电缆绕包、太阳帆等领域。而根据聚酰亚胺薄膜良好的阻燃性和耐腐蚀性等因素，聚酰亚胺薄膜也被广泛的应用于电线、绝缘烧包、微电子领域、绝缘元件的制作等方面，并且有着十分突出的表现。