Изучите высокопроизводительные полимерные пленки, такие как PPS, LCP, PI и PEI — производство, свойства, модификации и применение в электронике, аэрокосмической промышленности и 5G.
Пленка PPS (полифениленсульфид)
PPS — это термопластичная смола с основной цепью, содержащей группы сульфида бензола. Она быстро стала одним из самых быстрорастущих конструкционных пластиков благодаря своей высокой термостойкости, огнестойкости, минимальной ползучести при высоких температурах, размерной стабильности и превосходным механическим свойствам.
Пленки PPS демонстрируют исключительную термическую стабильность, особенно в условиях высокой влажности и стресса. Как показано в приведенных ниже данных, пленка PPS имеет сопоставимую прочность на разрыв и модуль с PET, но сохраняет превосходные механические свойства даже при криогенных температурах (-196°C). Кроме того, она обеспечивает значительную гибкость, что делает ее подходящим изоляционным материалом для сверхпроводящих применений. Пленка PPS также обладает исключительными высокочастотными электрическими свойствами со стабильной диэлектрической проницаемостью в широком диапазоне температур и частот, а ее тангенс угла диэлектрических потерь такой же низкий, как у PP.
Типичные свойства пленок PPS, PI и PET
| Элемент |
|
ППС |
ПИ |
ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ |
| Прочность на растяжение (продольное/поперечное)/МПа |
300/250 |
180/180 |
250/270 |
| Температура плавления/℃ |
285 |
Нет плавления |
265 |
| Тепловое расширение коэффициент/x10-7℃-1 |
3 |
2 |
1.7 |
| Водопоглощение/% (влажность 75%) |
0,05 |
22 |
0.4 |
| Сопротивление/x10Ω |
0,5 |
1 |
1 |
| Диэлектрическая проницаемость |
1 кГц |
3.0 |
3.5 |
3.3 |
| 1 МГц |
3.0 |
3.4 |
3.2 |
| 1 ГГц |
3.0 |
- |
3.1 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь |
1 кГц |
0,0006 |
0,003 |
0,002 |
| 1 МГц |
0,0018 |
0.01 |
0.01 |
| 1 ГГц |
0,0015 |
- |
0.01 |
1. Методы подготовки пленки PPS (1) Экструзионно-выдувное формование
PPS быстро кристаллизуется и имеет плохую прочность, что затрудняет его обработку из-за нестабильной вязкости расплава. Он склонен к разрыву во время экструзионно-выдувного формования. Исследователи разработали пленки PPS с использованием методов экструзионно-выдувного формования как с одним, так и с двумя пузырями. Пленки демонстрируют высокую прочность на разрыв и модуль, хотя удлинение при разрыве ниже для пленок с двумя пузырями.
(2) Литье под давлением
В настоящее время единственный промышленный процесс производства пленки ПФС включает экструзионное литье с последующим двухосным растяжением.
2. Модификация пленки PPS (1) Модификация наполнителя
(2) Плазменная терапия
3. Применение пленки PPS
Пленка ПФС широко используется благодаря своей высокой термостойкости, отличным изоляционным свойствам, выдающимся диэлектрическим характеристикам, огнестойкости и превосходным механическим свойствам.
(1) Электроизоляционные материалы
По сравнению с пленками PET пленки PPS обеспечивают превосходную термостойкость, стойкость к напряжению и электроизоляцию, сохраняя при этом механическую прочность при высоких температурах. Они идеально подходят для использования в электродвигателях, аккумуляторах, роторных компрессорах и других высокоскоростных вращающихся машинах для повышения надежности. Пленки PPS также используются в мощных трансформаторах, где требуются миниатюризация и строгие стандарты безопасности.
(2) Материалы для изоляции конденсаторов
Пленочные конденсаторы PPS демонстрируют низкие потери и низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), что делает их пригодными для высокочастотных, сильноточных импульсных источников питания. Подобно конденсаторам PP, конденсаторы PPS обладают низким влагопоглощением и превосходной химической стойкостью, что обеспечивает стабильную емкость во влажной среде.
Пленка ЖКП (жидкокристаллический полимер)
LCP — это полимер в промежуточном состоянии между твердыми кристаллами и жидкостями, обладающий превосходными механическими свойствами, размерной стабильностью, электрическими характеристиками, химической стойкостью, огнестойкостью, термостойкостью и низким коэффициентом теплового расширения. Пленки LCP обладают высокой гибкостью и превосходными диэлектрическими свойствами, что делает их идеальными для связи 5G и ЖК-приложений. Однако к проблемам относятся высокая анизотропия, сложный контроль обработки и тенденция к фибрилляции.
1. Методы приготовления ЖК-пленки (1) Литье под давлением
Пленки LCP, полученные методом экструзионного литья, имеют значительную продольную ориентацию, что делает их склонными к разрыву в поперечном направлении. Однако они обладают высокой гибкостью и жесткостью, что делает их пригодными для ламинатов с медным покрытием (CCL).
(2) Экструзионно-выдувное формование
Этот метод эффективно решает проблему анизотропии в ЖК-пленках и в настоящее время является наиболее отработанным промышленным процессом производства ЖК-пленок.
2. Модификация пленки LCP (1) Химическая модификация. При нанесении химического медного покрытия с использованием KMnO4 в качестве травителя пленки ЖКП достигают максимальной прочности адгезии 12,08 МПа при оптимальном времени травления 20 минут, что превышает ранее зарегистрированные значения в 8,0 МПа.
(2) Плазменная терапия
3. Нанесение пленки ЛКП
Пленка ЖКП обладает такими характеристиками, как низкая диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери, и широко используется в коммуникациях 5G, гибких печатных платах и других областях.
Пленка ПЭИ (полиэфиримид)
PEI имеет исключительную температуру разложения (530–550 °C) и порог низкотемпературной хрупкости (-160 °C), что делает его очень устойчивым к экстремальным температурам. Среди неармированных пластиков он имеет самую высокую прочность на растяжение при комнатной температуре и превосходное сопротивление ползучести. Он также может похвастаться чрезвычайно высоким объемным сопротивлением (>1×10¹⁷ Ом·см) и диэлектрической прочностью на пробой 33–35 кВ/мм, сохраняя стабильные диэлектрические свойства в широком диапазоне частот и температур.
(1) Литье под давлением
(2) Литье раствора
2. Модификация пленки PEI (1) Модификация наполнителя
(2) Модификация прививки
(3) Модификация УФ-излучения
3. Применение пленки PEI Пленки ПЭИ широко используются в экранировании от электромагнитных помех, дисплеях и топливных элементах благодаря своей превосходной химической стойкости, стабильности при высоких температурах и превосходным механическим и электрическим свойствам.
Пленка ПСФ (полисульфон)
PSF — это термопластичная смола с дифенилсульфоновыми группами в молекулярной структуре, обеспечивающая высокую прочность, высокий модуль, низкую ползучесть, превосходную термическую стабильность и превосходную устойчивость к старению. Она сохраняет свои механические свойства даже при высоких температурах и сохраняет гибкость при -100°C. Кроме того, пленки PSF демонстрируют выдающуюся диэлектрическую стабильность в широком диапазоне температур и частот, что делает их идеальными для термостойких пленочных конденсаторов.
1. Методы приготовления пленки PSF (1) Литье раствора
Исследователи разработали композитные пленки PSF/MWCNT методом литья из раствора, что значительно повышает проводимость при содержании MWCNT от 0,05% до 0,3%.
(2) Экструзионно-выдувное формование
В ходе исследований были изучены многослойные пленки PSF/PVDF, полученные методом соэкструзии с раздувом и умножением слоев, и выявлена предпочтительная ориентация α-кристаллов в слоях PVDF относительно интерфейса PSF/PVDF.
2. Модификация пленки PSF (1) Модификация прививки
(2) Модификация наполнителя
3. Применение пленки PSF Пленки PSF широко используются в топливных элементах и пленочных конденсаторах благодаря своим превосходным диэлектрическим, механическим и химическим свойствам.
ПИ (полиимидная) пленка
PI — это термопластичная смола с имидными группами в основе, известная своей исключительной термостойкостью, механической прочностью, размерной стабильностью и электроизоляционными свойствами. Она находит широкое применение в аэрокосмической промышленности, электронике, телекоммуникациях и композитных материалах. Пленки PI желтоватые, прозрачные и способны долговременно работать при температуре от -269°C до 280°C, с кратковременной термостойкостью до 400°C. Эти свойства делают пленки PI особенно подходящими для гибких печатных плат, связи 5G и ЖК-дисплеев.
(1) Литье раствора
Исследователи разработали пленки ПИ путем литья раствора полиаминовой кислоты, сушки, растяжения и термической имидизации.
(2) Выдувное формование
Исследовательский центр Лэнгли при NASA разработал новый процесс выдувного формования для сверхтонких пленок ПИ, отличающийся от традиционных методов выдувного формования. Их установка, выдувающая сверху вниз, привела к созданию прототипа устройства, успешно производящего сверхтонкие пленки ПИ.
2. Модификация пленки PI (1) Модификация наполнителя
Исследователи внедрили наночастицы BaTiO3 в ПИ посредством полимеризации in situ, а затем обработали пленки методом литья из раствора.
(2) Плазменная терапия
3. Применение ПИ-пленки Благодаря своей превосходной стойкости к высоким температурам, размерной стабильности и механическим свойствам пленки ПИ используются в топливных элементах, гибких печатных платах, ЖК-дисплеях, коммуникациях 5G, изоляционных компонентах, проводке и микроэлектронике.
