一文读懂聚酰亚胺（PI）

一文读懂聚酰亚胺（PI）

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一、聚酰亚胺概述

聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，英文名Polyimide(简称PI) ，是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一。PI作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。

近来，各国都在将PI的研究、开发及利用列入 21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是"解决问题的能手"（protion solver），并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。

二、聚酰亚胺的发展史

三、合成方法

聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，英文名Polyimide(简称PI)，可分为均苯型PI，可溶性PI，聚酰胺-酰亚胺（PAI）和聚醚亚胺（PEI）四类。回复“PI”查看更多聚醚亚胺文章

按合成方式可分为缩聚型和加聚型：

1、缩聚型聚酰亚胺：缩聚型聚酰亚胺已较少用作复合材料的基体树脂，主要用来制造聚酰亚胺薄膜和涂料。一文读懂聚酰亚胺（PI）

2、加聚型聚酰亚胺：获得广泛应用的加聚型聚酰亚胺主要有聚双马来酰亚胺和降冰片烯基封端聚酰亚胺。以双马来聚酰亚胺为例：

四、聚酰亚胺的特性有哪些？

作为军用国防材料，聚酰亚胺具有6大特点：

1.耐高温：耐高温达 400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，无明显熔点。

2.高绝缘性能：103赫下介电常数4.0，介电损耗仅0.004～0.007，属F至H级绝缘材料。

3.优良的机械性能：未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上。

4. 自熄性：聚酰亚胺是自熄性聚合物，发烟率低。

5.无毒：聚酰亚胺无毒，并经得起数千次消毒。

6. 稳定性：一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一般的品种不大耐水解。

五、聚酰亚胺在塑料家族中的地位

（双击可以放大）本图片为国外一家公司的材料金字塔说明，由图可知：在耐热性、耐化学性和力学强度方面，聚酰亚胺（PI）为材料金字塔的顶端。

六、聚酰亚胺的主要生产商

到目前为止 ,聚酰亚胺已有 20 多个大品种 ,随着其应用范围的扩大 ,有关聚酰亚胺的品种将会越来越多。

国外生产厂家主要集中在美国和日本,如美国的通用电气公司、杜邦公司,日本的宇部兴产公司、日本钟渊股份有限公司;国内生产厂家主要是上海合成树脂研究所和长春应用化学研究所。下面介绍一下最知名的四个公司：

杜邦

1、发展历程

自1950年起美国杜邦公司开始了耐高温聚合物的研究，1962年芳香族聚酰亚胺开始在布法罗试生产，取名为“H”型薄膜。1965年在俄亥俄州的塞克尔维尼建厂开始大规模生产，并登记商品名为Kapton”，“Kapton”薄膜有3种类型：H型、F型、V型，到1980年，生产有3种型号20多种规格（7.5~125μm）,幅宽1500mm。通过技术改进，杜邦公司又于1984年推出3种改良型Kapton薄膜，分别为HN型、FN型、VN型，改良型聚酰亚胺薄膜在目前的生产中已占整个亚胺薄膜产量的85%。

1983年杜邦决定与日本东丽对半合资建立东洋产品公司，由杜邦提供技术和原料,专门生产Kapton”PI薄膜，1985年9月投产，薄膜宽度为1500mm。杜邦公司在1999年4月宣布投资中国台湾，1996年建成第一座聚酰亚胺（PI）厂太巨公司，并成为该公司的主要股东，使太巨成为杜邦公司在台生产PI膜和柔性复合材料为主的公司。

2、制造技术

杜邦“Kapton”是世界名牌产品，其生产技术包括工艺路线、生产方法、工艺设备、原料控制、薄膜厚度均匀性控制方法等都是严格保密的。据透露杜邦公司采用流涎法（循环钢带长30m，宽1.4m）。制造过程对原材料的纯度要求很高，工艺条件控制很严格，生产车间是封闭的，整个生产过程全部自动化控制，实现无人操作。“Kapton”薄膜树脂的合成主要采用均苯四甲酸二酐单体，制造方法采用热亚胺环化与化学亚胺环化两种方式，分别应用于德克萨斯州与俄亥俄州两个聚酰亚胺薄膜生产基地。

日本宇部兴产（UBE）

1、发展历程

日本宇部兴产工业公司在上世纪80年代初研制成功一种新型线性聚酰亚胺即联苯型薄膜，包括UpilexR、UpilexS和UpilexC型系列薄膜，打破了“Kapton”为代表的以PMDA与DDE为原料制造聚酰亚胺薄膜独占市场20年的局面。二酐组分是联苯四甲酸二酐，二胺组分是二氨基二苯醚或对苯二胺，根据二胺结构的不同，把与二氨基二苯醚结合的定位R型，与对苯二胺结合的定位S型。

宇部兴产独立开发型号为UpilexR、产能100万平方米/年（合80吨/年）的PI薄膜于1983年投产，1985年增加了一个型号UpilexS。Upilex最大宽度1016mm，共有三个型号：R型、S型、C型，厚度规格25~125μm（其中R型和C型各有7种规格）。与Kapton相比，UpilexS具有高耐热性、较好的尺寸稳定性和低吸湿性。

2、制造技术

联苯型聚酰亚胺薄膜的成型工艺技术采用日本高分子研究所1979年研制成功的技术成果——流涎制膜。其特点是在合成过程中，把聚酰胺酸先酰亚胺化，所得到的聚酰亚胺仍是可溶的，然后溶在特殊的溶剂中制膜，制膜时仅让溶剂挥发出去即可，采用这种方法制成的薄膜，表面缺陷小。

日本钟渊（Kaneka）

1、发展历程

日本钟渊最早于1980年开始实验室内研究聚酰亚胺薄膜，并成功开发出一种新型“均苯”型PI薄膜，商品名为“Apical”，1984年在日本志贺建立第一条APICAL聚酰亚胺薄膜生产线，并于1985年开始量产，产品主要应用于FPCS。1986年建立美国Allied-Signal销售公司；1988年开发出具有优越尺寸稳定性的APICALNPI型号；1989年Kaneka/AlliedJV公司在美国建立（主要用于制造、销售）；1990年在美国成立Allied-APICAL公司并开始在美国德克萨斯州开始生产聚酰亚胺薄膜；1993年APICAL聚酰亚胺薄膜获得ISO9002证书，APICALNPI型号获得近畿化学协会奖；1995年APICALAH型号生产厚度规格有175μm、200μm、225μm，1997年KanekaHigh-TechMaterials(KHM)建立，2006年7月KHM成为钟渊美国德克萨斯州公司分部。

2、制造技术

钟渊生产APICAL的制造技术是保密的，相关专利技术从未公布，其制造方法步骤和Kapton的基本相同，原料单体都是均苯四甲酸二酐和二氨基二苯醚，生产方法为二步法：第一步，在高极性溶剂中合成聚酰胺酸树脂溶液（缩聚反应）；第二步，将聚酰胺酸树脂溶液流涎，加热挥发溶剂，亚胺化成PI薄膜。

韩国SKC&KOLON

1、发展历程

SKC&KOLON PI是由SKC与KOLON整合聚酰亚胺胶片事业，于2008年6月合资兴建的公司。韩国SKC于2001年启动聚酰亚胺薄膜的研发，2002年与KRICT(韩国研究化学技术研究所)参与政府的聚酰亚胺研发项目；2003年建立第一条PI生产线（0#试验线）；2004年PI薄膜0#产线安装调试并成功量产，成为韩国史上第一个制造亚胺薄膜的企业；2005年完成IN，IF型号开发（12.5~25.0μm）建立1#批量生产线并成功销售SKC亚胺薄膜；2006年完成IS型号开发。

2、制造技术

Kolon&SKC根据在塑料薄膜技术基础上积累超过30年的经验应用于制造聚酰亚胺薄膜。其制膜过程主要包括聚合、涂布、固化成膜、热处理、电晕处理、分条、包装等。

下表为部分公司聚酰亚胺产品介绍：

公司名称	国家	商品名	单体二酐	单体二胺	用途
Du Pont （杜邦）	美国	Avimid KÒ	6FDA	MPD	层压品
		Avimid NÒ	6FDA	PPD	层压品
		VespelÒ	PMDA	ODA	模塑料
		KaptonÒ	PMDA	ODA	薄膜
		KaptonÒ	BPDA	PPD	薄膜
		PyralinÒ	PMDA	ODA	涂料
		PyralinÒ	BTDA	ODA	涂料
宇部兴产公司	日本	UpilerÒ			薄膜
		UpimolÒ			模塑料
		UpicoatÒ			涂料
		U-VarnishÒ			涂料
		LithocoatÒ			涂料
钟渊股份有限公司	日本	ApicalÒ	PMDA		薄膜