國外聚酰亞胺薄膜概況及其應(yīng)用進展-張雯

1、絕緣材料 2001 No. 2張雯等 : 國外聚酰亞胺薄膜概況及其應(yīng)用進展21文章編號:1009- 9239(2001)02- 0021- 03國外聚酰亞胺薄膜概況及其應(yīng)用進展 , , 李家利, (四川大學, 四川 成都 610065)摘要: 聚酰亞胺薄膜具有優(yōu) 良的綜合性能, 在航空航天工業(yè) 工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)等 領(lǐng)域具有許多用途。本 文簡要介紹了近年來國外開發(fā)的新的功能性聚酰 亞胺薄膜產(chǎn)品以及在應(yīng)用技術(shù)方面的新進展。關(guān)鍵詞: 聚酰亞胺;薄膜; 應(yīng)用中圖分類號:;. 文獻標識碼:A聚酰亞胺薄膜是目前耐熱性最好的有機薄膜,可在 555短期內(nèi)保持其物理性能, 長期使用溫度高達300以上。不僅如此,中

2、,特別是航空航天工業(yè)、電子電氣工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,聚酰亞胺薄膜發(fā)揮了非常重要的作用。近年來國外不僅開發(fā)了不少新的功能性聚酰亞胺薄膜產(chǎn)品,而且在應(yīng)用技術(shù)方面也不斷有新的進展。1聚酰亞胺薄膜的品種少,產(chǎn)量小,生產(chǎn)廠家不多,目前已進行商品生產(chǎn)的聚酰亞胺薄膜除美國杜邦公司最早生產(chǎn)的均苯型聚酰亞胺薄膜 Kapton , 1982年美國 GE 公司開發(fā)了聚醚酰亞胺薄膜 (Ultem ),80年代后期和 90年代初期日本宇部興產(chǎn)化學工業(yè)公司及三井東壓化學公司則分別推出了聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜(Upilex) 和全新結(jié)構(gòu) 的熱塑性聚 酰亞胺薄膜(Regulus)。圖 1是幾種重要的聚酰亞胺薄膜的結(jié)構(gòu)式。表 1

3、為重要的聚酰亞胺薄膜牌號及其生產(chǎn)廠家。聚酰亞胺薄膜最主要生產(chǎn)廠家是美國杜邦公司,其生產(chǎn)能力約占世界聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)能力的70%,其余幾家僅占 30%1982 年前,杜邦公司幾乎占有全世界的聚酰亞胺薄膜市場, 1982 年至 1990年間,日本宇部工業(yè)有限公司和鐘淵化學工業(yè)公司逐步進入美國市場推銷其薄膜產(chǎn)品 , 1992 年鐘淵化學工業(yè)公司在美國成立分公司, 正式生產(chǎn)銷售其產(chǎn)品。目前杜邦公司仍占有美國聚酰亞胺薄膜市場的90%,鐘淵化學工業(yè)公司等僅占 10%聚酰亞胺薄膜的歷史最長、產(chǎn)量最大且技術(shù)先進,其系列專利權(quán)在 1985 年到期之前一直處于壟斷地位。近十多年來雖然有一些新品種聚酰亞胺薄膜問世,

4、但(97- 564- 01- 09) 工作內(nèi)容之一。收稿日期: 2000- 10- 16作者簡介: 張雯 (1968- ), 女, 館員, 從事圖書情報工作, 目前主要進行 97- 564- 01- 0922雯等: 國外聚酰亞胺薄膜概況及其應(yīng)用進展絕緣材料 2001 N . 2杜邦公司的除通用的薄膜仍然占據(jù)主導地位。目前 ,薄膜外,杜邦公司又開發(fā)了半導體Regulus , 還生產(chǎn)熱塑性 Aurum 1993年進入美國市場,2000年產(chǎn)量約為300噸。三菱塑料有限公司生產(chǎn)的 SueriU T 薄膜則是一種聚醚酰亞胺( PEI) 薄膜,該公司從世界上唯一生產(chǎn) PEI 樹脂的 GE 公司進口樹脂,采

5、用擠出工藝制造和自粘型等多種牌號約 30 余種規(guī)格的薄膜產(chǎn)品。表 重要的聚酰亞胺薄膜牌號及其生產(chǎn)廠家PEI 薄膜,以商品名SueriUT備注從美國進口 薄膜加工成制品外,也由日本進口少量的Uilex 和 Aicl 薄膜。Geerl Elecric CmUlemAicl2egfuchi日本鐘淵化學工業(yè)公司美國分公司(鐘淵化學工業(yè)公司)聚酰亞胺薄膜在 1966 年首次推向市場,就以其優(yōu)異性能而作為高性能絕緣材料應(yīng)用于電氣電子領(lǐng)域。與其他絕緣材料相比,雖然聚酰亞胺薄膜成本較, 機電器的絕緣,它在減少產(chǎn)品重量、減小體積和提高性能方面具有極大的作用, 因此其銷售量迅速增加。1976 年美國聚酰亞胺薄膜的

6、銷量是 220 , 而到1995年已達到 522噸,2000 年則高達600多噸, 平均年增長率在 4% 2 為近5 年來西歐和美國的 3為日本的聚酰亞胺薄膜消,90年代中期以來消費量超過美國, 遠大于西歐,2000 年則接近美國和西歐的總和, 年增長率達到 5%10%, 90年代初期增長最快。AiclT(三菱塑料有限公司)RegulusUilexAurum PI 擠出膜聯(lián)苯型PIUbe(宇部工業(yè)有限公司)日本對聚酰亞胺薄膜的開發(fā)生產(chǎn)雖然較晚,但品,除杜邦- 東麗股份有限公司年產(chǎn)量約 600噸薄膜外, 聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜Uilex Regulus 和聚醚酰亞胺擠出薄膜 Suer i UT 等新

7、品種均為日本公司開發(fā)生產(chǎn)。日本宇部工業(yè)公司 80年代初開發(fā)聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜 , 1983 年與英國 ICI 公司美國分公司簽訂協(xié)議, U-ilex。1990年的 Uilex 年產(chǎn)量已達 230噸。表 西歐和美 國的聚酰亞胺薄膜消費量 (噸)1995 年2402000 年290平均年增長率, %Uilex 的原料為 3, , 4, - 聯(lián)苯四羧酸二酐(BPDA ) 和 4, - 二氨基二苯醚( DAPE) 或?qū)Ρ蕉?。這種薄膜是先制成可溶于特定溶劑的聚酰亞胺( 環(huán)化率達 90%以上)溶液, 然后除去溶劑即可獲得孔隙率低的薄膜。由 BPDA 和 DAPE 制得的薄膜耐西歐美國4. 04. 053

8、2635表 日本的聚酰亞胺薄膜消費量 ( 噸)1985 年 1987 年 1992 年 1995 年 2000年 平均年增長率, %130 200 310 680 869 5. 0熱性與薄膜相當, 而由BPDA 與對苯二胺制得的薄膜的耐熱性則大大優(yōu)于的某些力學性能亦優(yōu)于薄膜。Uilex聚酰亞胺薄膜的最大應(yīng)用市場是撓性印制電路(FPC) 和自粘帶(TAB) ,主要用于撓性印制電路板的基材和覆蓋 膜及自粘帶的 芯片載體。在 FPC 和TAB 中應(yīng)用的薄膜有兩大類,除聚酰亞胺薄膜外,應(yīng)用量最大的是聚酯薄膜 , 聚酰亞胺薄膜雖然用量不, 但其市場價值很高。聚酰亞胺撓性印制電路板早期主要用于軍事部門,

9、幾乎占其總量的90%90年代以后, 通訊設(shè)備等方面的應(yīng)用迅速增長,在軍事上的應(yīng)用僅薄膜, 最為突出的是它比薄膜有更好的耐水和耐堿性能, 在 10%NOH 溶液中, 室溫下浸泡 5 天后,仍能保持 85%的強度。Regulus 是日本三井東壓化學有限公司 80 年代后期研究成功的熱塑性聚酰亞胺薄膜。1989 年取得專利權(quán),1990年以商品名 Aurum 開始生產(chǎn)銷售。Au-rum 是一種高性能的特種工程塑料,也是世界上唯一亞胺, 該公司生產(chǎn)兩個品種的產(chǎn)品, 除擠出法生產(chǎn)的占15%20%,美國僅絕緣材料 2001 No. 2張雯等 : 國外聚酰亞胺薄膜概況及其應(yīng)用進展23占其總量的 5%10%密度

10、集成電路芯片與印制電路板的連接問題,使器件的體積減小而容量增加 , 因此自粘帶的用量大大增的應(yīng)用量占整個聚酰亞胺薄膜總量的 75%80%。胺薄膜在美國電磁線工業(yè)中應(yīng)用已普遍和相當成熟,因此聚亞胺薄膜在這方面應(yīng)用不可能再有多大增長。聚酰亞胺薄膜的另一大類用途是電線電纜絕緣,雖然近 5 年增長不多,但用量仍然較大。這一領(lǐng)域應(yīng)用的聚酰亞胺薄膜大多為單面或雙面涂有含氟樹脂的薄膜, ,并具有耐熱性及耐化學藥品性。Kapton 薄膜在印制電路板中用量最多,而 Upilex 則 4 為美國近5 年的聚酰亞胺薄膜的消費情況。表 5 為 1995 年美國聚酰亞胺薄膜在不同應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用情況。由表 5數(shù)據(jù)可見,

11、近 5年來,美國聚酰亞胺薄膜在電子工業(yè)中的應(yīng)用量最大,平均年增長率在 5.5%以上。聚酰亞胺薄膜價格雖然昂貴(見表 6) ,但由于性能好,使其保持了幾十年的發(fā)展勢頭 ,以后還將繼續(xù)發(fā)展。表 美國近年的聚酰亞胺薄膜消費情況 ( 噸)表 美國、 西歐和日本的聚酰亞胺薄膜價格 (美元/ 公斤)2000 年平均年增長率, %204. 590. 990. 945. 590. 9522. 71983198819921996美國 Kapton-121.3132. 3132. 3143. 3134. 5253APical121.3134. 50西歐 Kapton23mil1mil-116. 0634. 25.

12、 54. 0336合計0. 5mil0. 3mil9642500表年美國聚酰亞胺薄膜在各應(yīng)用領(lǐng) 域的分配(%)日本 Kapton174 240 161194238工業(yè)及機械航空參 考 文 獻123456Adh esives and sealants. Engineered Materials Handbook, Vo1. 3.AS M IrlternatioHal , 1990.電子及電氣其他Ciba, Hexcel to Form Composite, Ad hesives Age, Octob er 1995, 8687.合計100Composites. Engineered Materi

13、als Handbook , Vo1. 1. ASM Intem-ational, 1987.壓敏膠帶是聚酰亞胺薄膜應(yīng)用的第二大市場,主要在印制電路板中作屏蔽帶和各種線圈中作耐熱絕緣帶以及在溫差大的環(huán)境下使用的導線和電容器等。在這一方面的應(yīng)用,近 5 年的平均增長率達 5.0%。聚酰亞胺薄膜的第三大市場是在電機中與聚酰Compos ites in Large Commer cial PIanes. High - perfor manceCompos ites, July/ Augu st 1994, 1829.Polym er Comp osites Techn ology in Japan.

14、 Advanced Materials &Process es,Augus t 1993, 2629.Polymides. Encyclopedia of Polym er Science and Engineering , , Vol. 12, John Wiley & Sons, New York , 1990, 364382. , , , (,610065,): Polyimide films are the best heat - resistance organic films. It can be used above for longtime. With the good comprehensive proper ties, polyimide films have been deve