国外聚酰亚胺薄膜概况及其应用进展-张雯

1、绝缘材料 2001 No. 2张雯等 : 国外聚酰亚胺薄膜概况及其应用进展21文章编号:1009- 9239(2001)02- 0021- 03国外聚酰亚胺薄膜概况及其应用进展 , , 李家利, (四川大学, 四川 成都 610065)摘要: 聚酰亚胺薄膜具有优 良的综合性能, 在航空航天工业 工业和信息产业等 领域具有许多用途。本 文简要介绍了近年来国外开发的新的功能性聚酰 亚胺薄膜产品以及在应用技术方面的新进展。关键词: 聚酰亚胺;薄膜; 应用中图分类号:;. 文献标识码:A聚酰亚胺薄膜是目前耐热性最好的有机薄膜,可在 555短期内保持其物理性能, 长期使用温度高达300以上。不仅如此,中

2、,特别是航空航天工业、电子电气工业和信息产业的发展,聚酰亚胺薄膜发挥了非常重要的作用。近年来国外不仅开发了不少新的功能性聚酰亚胺薄膜产品,而且在应用技术方面也不断有新的进展。1聚酰亚胺薄膜的品种少,产量小,生产厂家不多,目前已进行商品生产的聚酰亚胺薄膜除美国杜邦公司最早生产的均苯型聚酰亚胺薄膜 Kapton , 1982年美国 GE 公司开发了聚醚酰亚胺薄膜 (Ultem ),80年代后期和 90年代初期日本宇部兴产化学工业公司及三井东压化学公司则分别推出了联苯型聚酰亚胺薄膜(Upilex) 和全新结构 的热塑性聚 酰亚胺薄膜(Regulus)。图 1是几种重要的聚酰亚胺薄膜的结构式。表 1

3、为重要的聚酰亚胺薄膜牌号及其生产厂家。聚酰亚胺薄膜最主要生产厂家是美国杜邦公司,其生产能力约占世界聚酰亚胺薄膜生产能力的70%,其余几家仅占 30%1982 年前,杜邦公司几乎占有全世界的聚酰亚胺薄膜市场, 1982 年至 1990年间,日本宇部工业有限公司和钟渊化学工业公司逐步进入美国市场推销其薄膜产品 , 1992 年钟渊化学工业公司在美国成立分公司, 正式生产销售其产品。目前杜邦公司仍占有美国聚酰亚胺薄膜市场的90%,钟渊化学工业公司等仅占 10%聚酰亚胺薄膜的历史最长、产量最大且技术先进,其系列专利权在 1985 年到期之前一直处于垄断地位。近十多年来虽然有一些新品种聚酰亚胺薄膜问世,

4、但(97- 564- 01- 09) 工作内容之一。收稿日期: 2000- 10- 16作者简介: 张雯 (1968- ), 女, 馆员, 从事图书情报工作, 目前主要进行 97- 564- 01- 0922雯等: 国外聚酰亚胺薄膜概况及其应用进展绝缘材料 2001 N . 2杜邦公司的除通用的薄膜仍然占据主导地位。目前 ,薄膜外,杜邦公司又开发了半导体Regulus , 还生产热塑性 Aurum 1993年进入美国市场,2000年产量约为300吨。三菱塑料有限公司生产的 SueriU T 薄膜则是一种聚醚酰亚胺( PEI) 薄膜,该公司从世界上唯一生产 PEI 树脂的 GE 公司进口树脂,采

5、用挤出工艺制造和自粘型等多种牌号约 30 余种规格的薄膜产品。表 重要的聚酰亚胺薄膜牌号及其生产厂家PEI 薄膜,以商品名SueriUT备注从美国进口 薄膜加工成制品外,也由日本进口少量的Uilex 和 Aicl 薄膜。Geerl Elecric CmUlemAicl2egfuchi日本钟渊化学工业公司美国分公司(钟渊化学工业公司)聚酰亚胺薄膜在 1966 年首次推向市场,就以其优异性能而作为高性能绝缘材料应用于电气电子领域。与其他绝缘材料相比,虽然聚酰亚胺薄膜成本较, 机电器的绝缘,它在减少产品重量、减小体积和提高性能方面具有极大的作用, 因此其销售量迅速增加。1976 年美国聚酰亚胺薄膜的

6、销量是 220 , 而到1995年已达到 522吨,2000 年则高达600多吨, 平均年增长率在 4% 2 为近5 年来西欧和美国的 3为日本的聚酰亚胺薄膜消,90年代中期以来消费量超过美国, 远大于西欧,2000 年则接近美国和西欧的总和, 年增长率达到 5%10%, 90年代初期增长最快。AiclT(三菱塑料有限公司)RegulusUilexAurum PI 挤出膜联苯型PIUbe(宇部工业有限公司)日本对聚酰亚胺薄膜的开发生产虽然较晚,但品,除杜邦- 东丽股份有限公司年产量约 600吨薄膜外, 联苯型聚酰亚胺薄膜Uilex Regulus 和聚醚酰亚胺挤出薄膜 Suer i UT 等新

7、品种均为日本公司开发生产。日本宇部工业公司 80年代初开发联苯型聚酰亚胺薄膜 , 1983 年与英国 ICI 公司美国分公司签订协议, U-ilex。1990年的 Uilex 年产量已达 230吨。表 西欧和美 国的聚酰亚胺薄膜消费量 (吨)1995 年2402000 年290平均年增长率, %Uilex 的原料为 3, , 4, - 联苯四羧酸二酐(BPDA ) 和 4, - 二氨基二苯醚( DAPE) 或对苯二胺。这种薄膜是先制成可溶于特定溶剂的聚酰亚胺( 环化率达 90%以上)溶液, 然后除去溶剂即可获得孔隙率低的薄膜。由 BPDA 和 DAPE 制得的薄膜耐西欧美国4. 04. 053

8、2635表 日本的聚酰亚胺薄膜消费量 ( 吨)1985 年 1987 年 1992 年 1995 年 2000年 平均年增长率, %130 200 310 680 869 5. 0热性与薄膜相当, 而由BPDA 与对苯二胺制得的薄膜的耐热性则大大优于的某些力学性能亦优于薄膜。Uilex聚酰亚胺薄膜的最大应用市场是挠性印制电路(FPC) 和自粘带(TAB) ,主要用于挠性印制电路板的基材和覆盖 膜及自粘带的 芯片载体。在 FPC 和TAB 中应用的薄膜有两大类,除聚酰亚胺薄膜外,应用量最大的是聚酯薄膜 , 聚酰亚胺薄膜虽然用量不, 但其市场价值很高。聚酰亚胺挠性印制电路板早期主要用于军事部门,

9、几乎占其总量的90%90年代以后, 通讯设备等方面的应用迅速增长,在军事上的应用仅薄膜, 最为突出的是它比薄膜有更好的耐水和耐碱性能, 在 10%NOH 溶液中, 室温下浸泡 5 天后,仍能保持 85%的强度。Regulus 是日本三井东压化学有限公司 80 年代后期研究成功的热塑性聚酰亚胺薄膜。1989 年取得专利权,1990年以商品名 Aurum 开始生产销售。Au-rum 是一种高性能的特种工程塑料,也是世界上唯一亚胺, 该公司生产两个品种的产品, 除挤出法生产的占15%20%,美国仅绝缘材料 2001 No. 2张雯等 : 国外聚酰亚胺薄膜概况及其应用进展23占其总量的 5%10%密度

10、集成电路芯片与印制电路板的连接问题,使器件的体积减小而容量增加 , 因此自粘带的用量大大增的应用量占整个聚酰亚胺薄膜总量的 75%80%。胺薄膜在美国电磁线工业中应用已普遍和相当成熟,因此聚亚胺薄膜在这方面应用不可能再有多大增长。聚酰亚胺薄膜的另一大类用途是电线电缆绝缘,虽然近 5 年增长不多,但用量仍然较大。这一领域应用的聚酰亚胺薄膜大多为单面或双面涂有含氟树脂的薄膜, ,并具有耐热性及耐化学药品性。Kapton 薄膜在印制电路板中用量最多,而 Upilex 则 4 为美国近5 年的聚酰亚胺薄膜的消费情况。表 5 为 1995 年美国聚酰亚胺薄膜在不同应用领域的应用情况。由表 5数据可见,

11、近 5年来,美国聚酰亚胺薄膜在电子工业中的应用量最大,平均年增长率在 5.5%以上。聚酰亚胺薄膜价格虽然昂贵(见表 6) ,但由于性能好,使其保持了几十年的发展势头 ,以后还将继续发展。表 美国近年的聚酰亚胺薄膜消费情况 ( 吨)表 美国、 西欧和日本的聚酰亚胺薄膜价格 (美元/ 公斤)2000 年平均年增长率, %204. 590. 990. 945. 590. 9522. 71983198819921996美国 Kapton-121.3132. 3132. 3143. 3134. 5253APical121.3134. 50西欧 Kapton23mil1mil-116. 0634. 25.

12、 54. 0336合计0. 5mil0. 3mil9642500表年美国聚酰亚胺薄膜在各应用领 域的分配(%)日本 Kapton174 240 161194238工业及机械航空参 考 文 献123456Adh esives and sealants. Engineered Materials Handbook, Vo1. 3.AS M IrlternatioHal , 1990.电子及电气其他Ciba, Hexcel to Form Composite, Ad hesives Age, Octob er 1995, 8687.合计100Composites. Engineered Materi

13、als Handbook , Vo1. 1. ASM Intem-ational, 1987.压敏胶带是聚酰亚胺薄膜应用的第二大市场,主要在印制电路板中作屏蔽带和各种线圈中作耐热绝缘带以及在温差大的环境下使用的导线和电容器等。在这一方面的应用,近 5 年的平均增长率达 5.0%。聚酰亚胺薄膜的第三大市场是在电机中与聚酰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