如何去制作聚酰亞胺薄膜

2018/08/09 點擊量：1288

聚酰亞胺薄膜幾乎全部用于電氣工業，少量用于航空、航天、核工業及生物工程中的非電氣用途。它是一種耐高溫（C級或更高）、耐深冷、高強度、高化學耐受性、不燃、不軟化（熱固性）、耐輻射、性能優越的薄膜材料。近年來有突飛猛進的發展。   
    可長期在－269～+250℃下工作，也可短期用于更高溫度（如400℃下1小時）。   
    主鏈含亞胺結構的聚合物統稱為聚酰亞胺PI，但我們這里述及僅是大量應用的以均苯四甲酸二酐和4,4′—二氨基二苯醚為原料合成的聚酰亞胺薄膜。   
其原料主要是：均苯四甲酸二酐（PMDA）或聯苯四酸二酐（BPDA）：（其中大多數為前者，后者少量，國內未見報導生產。）   
    以及4,4′—二氨基二苯醚（也稱二苯醚二胺，即ODA）。   
    兩種原料（俗稱兩種單體）在溶劑中合成為聚酰胺酸樹脂。目前絕大多數用極性溶劑二甲基乙酰胺（DMAC）做溶劑。樹脂在真空下經消泡、過濾、加壓處理后進入制膜工序。   
    PI膜與BOPP、BOPET制膜相比較，最值得注意的特點有：   
    一是PI樹脂是溶液，而不象BOPP、BOPET那樣是熔融體。   
    二是樹脂并非終極聚合物聚酰亞胺PI，而是中間品聚酰胺酸。這就引出另一重要特點——在制膜工程中，除有一般的物理加工外，還自始至終同時伴隨著化學反應，即“亞胺化”反應。而制膜過程除了要求良好制膜技術外，還要嚴格保證二者的“同步”，誰也不能超前或滯后。   
    三是樹脂成為膜片不是用急冷鑄片方式，而是用溶液在鋼帶上，在熱風環境下，蒸發掉溶劑成為膜片的方式。

   
    聚酰亞胺薄膜制膜的流程如下： 圖略    
    這是一種效率比BOPP或BOPET速率低得多的生產方式（一般生產線為100～500噸/年），原因是因為PI沒有軟化點（熱固性），只有在未形成PI前對它進行加工。目前國內外水平還只能用上述工藝過程。   
    這里需特別述及的是流程中的“亞胺化”方式。亞胺化方式有三種，三種不同的亞胺化方式生產線造價、生產效率完全不同，得到的PI膜性能、用途也完全不同：   
    1．化學亞胺化，國內目前尚在研發中，此處略去。   
    2．空氣一輥筒加熱，在小縱向張力下亞胺化。這種方式得到的薄膜俗稱“流涎PI膜”。具有成本低、容易掌握的特點，我國產量大、用途廣，以一般絕緣用為主。   
    3．在雙向拉伸的力學條件下進行亞胺化，這就是所謂“雙向拉伸法PI薄膜”。雙向拉伸PI膜成本高，技術難度也大得多，工藝、設備都有較高要求，產品綜合性能也優于“流涎膜”。目前主要用于柔性印刷線路板的基材。   
    這里特別值得一說的是，筆者認為“雙向拉伸”狀態只是亞胺化的一種重要方式。它并不完全相同于BOPP或BOPET雙向拉伸時分子聚集態（縱向或結晶）的變化過程，而有自己的分子微觀行為，而且，拉伸的同時還伴隨著化學反應，直到收卷前為止。況且，得到的薄膜與雙軸定向BO－（Biaxially Oriented-）的含義，也不盡相同，所以稱“雙向拉伸膜”并無不可，但產品稱“BOPI”，至少理論上是很值得商榷的。   
    PI薄膜生產，與其它薄膜相同的是薄膜質量依賴于原料、工藝、操作技術、工藝條件、工藝裝備（生產線）和生產環境的綜合保證，其不同點是其具有不同的制片方式和后處理方式，且目前樹脂合成必與制膜同時同地進行，制膜又必須處理如物理加工過程與化學反應匹配同步關系。   
    在鋼帶流涎機上，其生產技術要素是：   
    ——樹脂分子量及成分，由上道工序保證；   
    ——樹脂流動粘度；   
    ——鋼帶的支撐、轉鼓的幾何及運轉速度；   
    ——熱風的控制（溶劑蒸汽含量、溫度、風速、均勻性、穩定性等）；   
    ——流涎咀設計和制造水平，可調性、安裝方式及精度等；   
    ——剩余溶劑含量的嚴格控制（或者說是揮發量的嚴格控制及調節）；   
    ——鋼帶表面及脫膜方式。   
    亞胺化過程的主要要素是：   
    ——設備水平，力場精度；   
    ——溫度與時間的精確掌握；   
    ——理論終點與實際生產終點的最佳平衡，對產品質量影響至關重要。

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