耐高溫塑料薄膜知多少
分類：行業資訊 發布時間：2021-06-22
塑料薄膜與我們人類生活以及科學信息技術發展息息相關，而因為薄膜應用的環境和條件不同，對薄膜的耐溫性有一定的要求，但相比金屬、陶瓷、玻璃等傳統材料耐溫性，薄膜整體的耐熱性不高，這極大限制了其在高溫場合的使用。在塑料薄膜中，不同品種塑料的耐熱性能存在很大的差異，有的耐熱很低、有的則較高。一般按照薄膜絕緣材料的耐熱等級中，長期工作溫度達到H級180oC以上，可以稱為耐高溫薄膜，而我們傳統界定指耐溫達到200oC以上的稱為耐高溫薄膜。
在耐高溫薄膜的研發上，相比歐美和日本等發達國家，我國基礎相對比較薄弱，起步較晚，在新材料領域的耐高溫薄膜主要被國外企業壟斷。因此薄膜通通過對全球最新的材料動態，為大家整理一份耐高溫薄膜的資料供行業參考。
聚四氟乙烯PTFE薄膜
聚四氟乙烯薄膜又稱為特氟龍薄膜，為以四氟乙烯作為單體聚合制得的聚合物。白色蠟狀、半透明、耐熱、耐寒性優良，密度約為2.2 g/ml，可在-180～260oC長期使用。這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機溶劑的特點，幾乎不溶于所有的溶劑。聚四氟乙烯的摩擦系數極低，所以可作潤滑作用。同時聚四氟乙烯也是一種有毒性材料，被世界衛生組織定為3類致癌物質。
該材料大約在29世紀40年代被美國公司（原杜邦）研發并申請“Teflon”（特氟龍）專利，早期應用于坦克材料，后逐漸應用于民用市場。盡管國內已經具備聚四氟乙烯樹脂材料的生產，但在高端材料領域還是主要集中于歐美和日本企業手中。
PTFE薄膜加工工藝復雜，是由懸浮聚四氟乙烯樹脂經模壓、燒結、冷卻成毛坯，再經車削，壓延制成，車削成的薄膜為不定向薄膜，不定向薄膜經壓延后即成定向薄膜。不定向薄膜壓延1.1-1.8倍為半定向薄膜。PTFE薄膜用于電容器介質，作導線絕緣，電器儀表絕緣，密襯墊。由于PTFE薄膜具備良好的耐酸堿性，較高的韌性和耐溫性，被廣泛應用于醫療、電子通信、航空航天以及軍工等領域。
聚醚醚酮PEEK薄膜
聚醚醚酮英文簡稱PEEK，是在主鏈結構中含有一個酮鍵和兩個醚鍵的重復單元所構成的高聚物，一般采用與芳香族二元酚縮合而得的一類聚芳醚類高聚物，是一類半結晶特種高分子材料，PEEK膜是6大特種耐溫工程材料之一（聚醚醚酮PEEK、聚砜PSF、聚酰亞胺PI、聚芳酯PAR、聚苯硫醚PPS、液晶聚合物LCP），PEEK材料的密度約為1.30 g/ml左右，熔點345℃，軟化點168℃，拉伸強度132～148MPa，用玻璃纖維或碳纖維增強的PEEK制品在240℃的高溫下，機械強度也不降低，可用作耐高溫結構材料和電絕緣材料。
PEEK薄膜生產可以通過流延法和定向法進行加工，材料具有卓越的機械特性、化學穩定性和電氣特性，以及優異的耐高溫特性。憑借其良好的耐高溫、耐化學藥品腐蝕等物理化學性能，PEEK膜被廣泛應用在信息通訊、電子電器、航空航天、醫療器械領域（作為人工骨修復骨缺損）和工業領域。
聚酰亞胺PI薄膜
聚酰亞胺(Polyimides簡稱PI)是一大類主鏈上含有酞酰亞胺或丁二酰亞胺環的耐高溫聚合物，通常由二酐或二胺合成。目前是已經工業化的聚合物中使用溫度最高的材料之一，其分解溫度達到550~600℃，長期使用溫度可達到200~380℃。此外還具有優良的尺寸和氧化穩定性、耐輻照性能，絕緣性能、耐化學腐蝕、耐磨損、強度高等特點。被廣泛應用于航空、航天、機械、電氣、原子能、微電子、液晶顯示等高技術領域。并已經成為全球火箭、宇航等尖端科技領域不可缺少的材料之一。
聚酰亞胺薄膜包括聚苯型聚酰亞胺薄膜和聯苯型聚酰亞胺薄膜兩類。前者為美國公司（原杜邦）產品，由聚苯四甲酸二酐與二苯醚二胺制得。后者由日本公司生產，由聯苯四甲酸二酐與二苯醚二胺(R型)或間苯二胺(S型)制得。薄膜制備方法為：聚酰胺酸溶液流延成膜、拉伸后，高溫酰亞胺化。聚酰亞胺薄膜呈黃色透明,相對密度1.39～1.45，可在250～280℃空氣中長期使用，玻璃化溫度分別為280℃(Upilex R)、385℃(Kapton)和500℃以上(Upilex S)。20℃時拉伸強度為200MPa，200℃時大于100MPa。
聚酰亞胺薄膜成為柔性印制電路板基材、5G電子通訊器材和各種耐高溫電機電器絕緣薄膜的重要材料。
液晶聚合物LCP薄膜
LCP的全稱是液晶聚合物材料，英文名稱Liquid Crystal Polymer，簡稱LCP。它是一種新型的高分子材料樹脂，主要是縮聚反應合成獲得，LCP與其他有機高分子材料相比，具有較為獨特的分子結構和熱行為，該材料受熱熔融或被溶劑溶解后不再具有固體物質的大部分性質，而是形成一種具有固體和液體部分性質的過渡中間相態——液晶態，其分子排列介于理想的液體和晶體之間，LCP具備良好的耐熱性，其加工溫度達到300-400℃，熱變形溫度約260-315℃。
LCP的各向異性使其具有高強度、高模量和自增強性能，突出的耐熱性能，優異的耐冷熱交變性能，優良的耐腐蝕性、阻燃性、電性能和成型加工性能。其線膨脹系數和摩擦系數極小，還具有優異的耐輻射性能和對微波良好的透明性。
LCP膜生產加工主要通過吹膜法、涂覆法進行生產，其薄膜除了良好的耐溫性外，相比PI膜最大優勢在與其很低的吸濕性和優異的尺寸穩定性，在極潮濕的環境下依然能保持很好的尺寸穩定性和剝離強度，且LCP的介質損耗比較小，幾乎和PTFE在同一水平，適用于高頻線路。主要用于PDP的驅動器、IC封裝、t-BGA、無線LAN、通信網絡設備和高速數字連接器等。
聚苯硫醚PPS薄膜
聚苯硫醚全稱為聚苯基硫醚，英文簡寫為PPS，是分子主鏈中帶有苯硫基的熱塑性樹脂，聚苯硫醚是一種結晶性的聚合物。25 ℃環境溫度密度為1.36 g/ml，玻璃化溫度為150℃；熔點281℃，也是六大特種耐溫工程材料之一。
PPS樹脂具有優良的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、阻燃、均衡的物理機械性能和極好的尺寸穩定性以及優良的電性能等特點，其耐熱性能介于PET材料和PI材料之間，在成本上要高于PET膜，但相比PI膜成本要低很多。PPS樹脂通過填充、改性后廣泛用作特種工程塑料和各種功能性的薄膜、涂層和復合材料。
PPS薄膜可以通過各種工藝進行成型加工，包括吹膜法、流延法或拉伸法進行生產，但國外較常用的生產工藝為雙向拉伸法，拉伸溫度約在80~120 ℃，拉伸比約為2~6倍，定型溫度為220℃。生產PPS薄膜樹脂主要由聚對苯硫醚組成，但為了降低結晶化速度有利于加工，需要加入一定量的局間苯硫醚或含醚、聯苯、萘、砜等主鏈結構的芳硫醚樹脂。
PPS薄膜在歐美和日本等地區主要應用于電氣電器、電容器等絕緣材料、電線包裹材料、汽化器隔膜等汽車零件等。
聚苯并咪唑PBI薄膜
聚苯并咪唑英文全稱Polybenzimidazoles，簡稱PBI，是主鏈上含重復苯并咪唑環的一類聚合物，PBI可由芳族四胺與脂族或芳族二羧酸酯制備成聚烷基苯并咪唑和全芳族聚苯并咪唑，密度為1.2 g/ml，玻璃化溫度為234~275℃，芳族PBI密度為1.3~1.4 g/ml，玻璃化溫度340~500℃，在氮氣中的熱穩定性大于500℃，因為芳族PBI加工難度較達，需要進行改性以適應生產加工需要，但相關性能有所下降。整體而言，BPI材料具備優良的耐酸堿性、耐焰和自滅性、良好的機械性能和電絕緣性，熱收縮極小。因為PBI材料樹脂昂貴，加工難度大，加工工藝復雜，限制了PBI材料的應用開發。
PBI材料被應用于特殊領域，可用作耐高溫黏合劑和制作高性能復合材料，廣泛應用于航空航天、化工機械、石油開采、汽車等領域，纖維織物則用作防火、防原子輻射的防護服、飛行服、航空服，也可用于宇宙飛船和噴氣式飛機減速用降落傘、減速器，PBI薄膜材料可以用于燃料電池隔膜、質子交換膜等。
PBI薄膜主要采用溶劑法生產加工制備，國內還沒有實現PBI薄膜的量產。目前PBI薄膜主要用在燃料電池隔膜、質子交換膜，以及半導體領域絕緣材料。
