聚酰亞胺薄膜材料的制備和應(yīng)用探究

蘇桂明 姜海健 馬宇良（黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，黑龍江 哈爾濱 150020）

聚酰亞胺薄膜材料的制備和應(yīng)用探究

蘇桂明 姜海健 馬宇良
（黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，黑龍江 哈爾濱 150020）

摘 要：聚酰亞胺被稱為“解決問題的能手”，主要由于這類材料是目前工業(yè)化的高分子材料中耐熱性最好的品種，并具有一系列優(yōu)越的綜合性能，比如可以應(yīng)用于薄膜材料、涂料、復(fù)合材料、膠粘劑、泡沫塑料、纖維、分離膜等的制作，并且在液晶取向及、光刻膠等高新技術(shù)領(lǐng)域也得到十分廣泛的發(fā)展。本研究將根據(jù)聚酰亞胺薄膜材料的制作工藝及應(yīng)用探究做出簡要分析。

關(guān)鍵詞：聚酰亞胺；制作工藝；應(yīng)用探究

我國早在年代末期就可以進(jìn)行小批量的聚酰亞胺薄膜的生產(chǎn)了，并且，由于聚酰亞胺薄膜材料的化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)比較穩(wěn)定被廣泛應(yīng)用。而科學(xué)是沒有終點(diǎn)的，科學(xué)家們?nèi)匀恢铝τ诟咝У闹谱鞒鼍埘啺繁∧げ牧希⑵鋺?yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步的推廣。

1 關(guān)于聚酰亞胺材料的簡要介紹

聚酰亞胺主要是指在其主鏈上含有五元酰亞胺環(huán)的一類聚合物。并且，科學(xué)家根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)單元的差異性分為不同的種類，在現(xiàn)在社會生產(chǎn)中，主要將其分為脂肪性聚酰亞胺和芳香型聚酰亞胺兩種。而其中的芳香型聚酰亞胺結(jié)構(gòu)中的聚合物是比較重要的。而對于聚酰亞胺所制成的聚酰亞胺薄膜來說，一般由美國杜邦公司所生產(chǎn)的苯型聚酰亞胺薄膜（商品名Kapton）和日本宇部興產(chǎn)公司所生產(chǎn)的聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜（商品名Upilex）兩大類組成。而這兩種聚酰亞胺薄膜的主要差別就是其制作工藝不同，前者由美國杜邦公司所制作的聚酰亞胺薄膜主要是由均苯四甲酸二酐與二苯醚二胺制得；而后者由日本宇部興產(chǎn)公司所制作的聚酰亞胺薄膜主要是聯(lián)苯四甲酸二酐與二苯醚二胺（R型）或間苯二胺（S型）制得。但是兩者在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用方面都有著不錯的表現(xiàn)。

2 聚酰亞胺薄膜的制備方法

關(guān)于聚酰亞胺薄膜的制作方法主要是將聚酰胺酸溶液流延成膜，并且經(jīng)過一定的拉伸工作后，將其進(jìn)行高溫酰亞胺化，最后制成薄膜。這類方法被成為溶液澆鑄法。本實(shí)驗(yàn)中，也將采用溶液澆鑄法來對聚酰亞胺薄膜進(jìn)行制作，并對其應(yīng)用進(jìn)行探究。首先實(shí)驗(yàn)人員將聚酰胺酸溶液進(jìn)行配置，并將配置好的溶液緩慢的倒在水平玻璃板上，倒好溶液后，將玻璃板置于70度的烘箱中進(jìn)行24小時的烘干，等到玻璃板上的溶液已經(jīng)被完全揮發(fā)后，實(shí)驗(yàn)人員再將烘箱溫度升至190度，并在真空下進(jìn)行長達(dá)12小時的干燥操作，當(dāng)完成上述步驟后，實(shí)驗(yàn)人員將玻璃板自然冷卻至室溫，而為了使聚酰亞胺薄膜可以脫落的較為完整，本實(shí)驗(yàn)將使用離子水對占有聚酰亞胺薄膜的玻璃板進(jìn)行浸泡，這樣，聚酰亞胺薄膜可以自然的從玻璃板上脫落，最后，有實(shí)驗(yàn)人員對脫落的聚酰亞胺薄膜進(jìn)行真空干燥，從而得到了質(zhì)地柔軟并具有一定強(qiáng)度的淺黃色透明聚酰亞胺薄膜。對于聚酰亞胺薄膜的制備如上述所說，如果將這類材料應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，相關(guān)人員可以選擇更大的玻璃板或者更多的玻璃板進(jìn)行制備，即可得到聚酰亞胺薄膜的批量性生產(chǎn)。

3 關(guān)于聚酰亞胺的特性

3.1 聚酰亞胺所具有的耐熱性及耐低溫性。耐熱性是聚酰亞胺材料表現(xiàn)最為突出的一個性能之一，一般來說，聚酰亞胺可以承受500度以上的高溫。除此之外，聚酰亞胺在耐低溫性方面也有著高分子材料中少有的優(yōu)異表現(xiàn)，正是由于聚酰亞胺具有優(yōu)異的耐高溫性，使得這類材料在液氮中也不會發(fā)生斷裂現(xiàn)象。

3.2 聚酰亞胺所具有穩(wěn)定的尺寸性。由于聚酰亞胺材料的熱膨脹系數(shù)比較低，這就使得，即使在溫度極高的條件下，其發(fā)生形變的程度也比較小，并且，聚酰亞胺材料具有一定的柔軟性和耐高溫的特性，將這幾點(diǎn)特性結(jié)合起來，使得聚酰亞胺材料可以被廣泛應(yīng)用于柔性印刷電路板的制造行業(yè)中，并且具有很高的穩(wěn)定性，從而很受歡迎。

3.3 聚酰亞胺所具有良好的介電及絕緣性和耐輻射性。由于聚酰亞胺材料的自身結(jié)構(gòu)因素，使得這類材料才絕緣方面有著不俗的表現(xiàn)，正是由于這一特點(diǎn)，也使得聚酰亞胺材料在微電子行業(yè)的絕緣方面及封裝方面都被廣泛應(yīng)用；除此之外，由于聚酰亞胺薄膜在吸收劑量達(dá)到5×107 Gy時強(qiáng)度仍保持在86%以上，這就使得其具有很好的抗輻射性，在比較容易收到輻射干擾的工程項(xiàng)目上，聚酰亞胺材料的應(yīng)用也會更加廣泛。

3.4 聚酰亞胺所具有的良好阻燃性和無毒性。由于聚酰亞胺這類物質(zhì)的自身結(jié)構(gòu)的原因，使得聚酰亞胺屬于一種自熄性聚合物。所謂的自熄性聚合物就是指該物質(zhì)在經(jīng)過高溫的燃燒后，很難在切除掉燃燒源之后保持繼續(xù)燃燒或者幫助其他物質(zhì)燃燒的一種特性。并且，由于聚酰亞胺不能自燃或助燃，使得聚酰亞胺在被點(diǎn)燃后的發(fā)煙率也比較低甚至沒有煙霧的產(chǎn)生，除此之外，由于聚酰亞胺的良好的阻燃性，使其經(jīng)常被選用為阻熱劑或者阻燃劑的材料。除了具有良好的阻燃性之外，由于聚酰亞胺物質(zhì)本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使得這類物質(zhì)并不具有毒性，所以，即使經(jīng)過了上千次的高溫操作，也能保證其化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定，從而不會對人體造成比較大的影響，并且，隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，使得科學(xué)家們研究出一些可以與生物體相結(jié)合的聚酰亞胺，這樣，也是在我國醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等方面表現(xiàn)出了深遠(yuǎn)的意義。

4 聚酰亞胺薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域

因?yàn)榫埘啺肪哂蟹€(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，并且具有一系列的良好特性，比如無毒性，阻燃性，耐高溫性，耐低溫性等等，使其可以被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)的領(lǐng)域之中，并都取得了不錯的成績，也正是因?yàn)槿绱耍跃埘啺凡牧媳环Q為“解決問題的能手”。而對于聚酰亞胺材料來說，將其制成聚酰亞胺薄膜是一種比較普遍并且使用率極高的物質(zhì)。并且，聚酰亞胺薄膜具有耐高低溫，尺寸穩(wěn)定性高，韌性高，并且能在多次高溫操作后保持化學(xué)穩(wěn)定等特性，因此被廣泛的應(yīng)用于柔性印刷電路板、電纜繞包、太陽帆等領(lǐng)域。而根據(jù)聚酰亞胺薄膜良好的阻燃性和耐腐蝕性等因素，聚酰亞胺薄膜也被廣泛的應(yīng)用于電線、絕緣燒包、微電子領(lǐng)域、絕緣元件的制作等方面，并且有著十分突出的表現(xiàn)。

結(jié)語

聚酰亞胺材料由于其擁有眾多高分子材料所少有的特性及優(yōu)點(diǎn)，使得其被稱為“解決問題的能手”，與此同時，聚酰亞胺材料在各行各業(yè)的應(yīng)用上不僅表現(xiàn)突出，并且我國科學(xué)家也在不斷努力研究其更多的特性，從而將其開發(fā)并努力造福于人民的日常生活。

參考文獻(xiàn)

[1]王國建，劉琳.特種與功能高分子材料[M].北京：中國石化出版社，2004.

[2]朱小蘭，唐建君.聚酰亞胺材料研究進(jìn)展[J].科技傳播， 2010（21）： 87-88.

中圖分類號：TQ31

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：蘇桂明（1977－）男，黑龍江人，本科，高級工程師，主要從事功能高分子材料的研究與應(yīng)用開發(fā)工作。