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热酰亚胺化法(HIM)及其不足之处

点击次数:3663    发布日期:2013-06-13   本文链接:http://www.pibomo.com/datum/32.html

      热酰亚胺化法通常是以连续或逐步升温方式对聚酰胺酸流延膜进行加热干燥,然后在较高温度下进行热处理。例如,先在8O℃下干燥2h,干燥至其膜的固含量为60wt ~70wt 时,再将该膜逐渐加热至300~400℃,使聚酰胺酸流延膜脱水环化,转化为聚酰亚胺薄膜。此时,若取样进行红外光谱分析,可见N—H红外光谱带消失,出现酰亚胺环红外光谱带。将聚酰胺酸溶液在不锈钢制循环无端带上流延,开始随着加热干燥、溶剂挥发,逐渐形成具有自支持性的凝胶膜。此时,便有少量的聚酰胺酸脱水闭环酰亚胺化。在采用单纯流延法制膜时,有的在流延机后面设置专门的酰亚胺化炉,将具有自支持性的聚酰胺酸凝胶膜从循环钢带上剥离引人酰亚胺化炉,在300~400℃下进行完全的脱水闭环酰亚胺化。有的不设置专门的酰亚胺化炉,仅设定工艺为在流延机中完成全部的脱水闭环酰亚胺化。在流延一双向拉伸法制膜工艺中,将工艺条件设定为在横向拉伸机中进行完全的脱水闭环酰亚胺化。在热酰亚胺化法中,若流延膜及凝胶膜干燥过快会产生气泡及凝胶条道等弊病。但适宜的干燥条件耗时较长,只能设定低车速来完成,故产能低。

      在我国,早在90年代谢光贤等即对聚酰亚胺薄膜的热酰亚胺化工艺条件进行了研究:测定了聚酰亚胺薄膜的热酰亚胺化程度,确定了热酰亚胺化开始的**温度和使热酰亚胺化进行完全的条件。提出热酰亚胺化后的聚酰亚胺薄膜的性能与聚酰胺酸薄膜在热酰亚胺化过程中所处的状态及其干燥程度也有很大关系。

      然而,以上的研究仅仅是针对聚酰亚胺薄膜的机械性能的拉伸强度和断裂伸长率及电性能指标进行调整的,产品可应用领域仅是一般的电工绝缘薄膜等。

      2000年左右由于世界影像与信息记录技术的飞速发展,特别是伴随各种电子设备的轻量化、小型化,使聚酰亚胺薄膜得到更加广泛的应用。例如,可有效地利用以聚酰亚胺薄膜为基材的柔性印刷电路板(FPC)的柔性,将其折叠在照相机、手机等装置的狭小空间内使用。不仅如此,FPC在软盘驱动(FDD)、硬盘驱动(HDD)、印刷机、复印机等装置的驱动部件中也被广泛应用。因此,要求其基材薄膜的滑动弯曲性与尺寸稳定性更高。不仅仅要求聚酰亚胺薄膜具有良好的机械特性和电性能,还要求它具有优良的尺寸稳定性以保证用于FPC等产品时符合其加工工艺和产品使用的要求。聚酰亚胺薄膜应具有如下的物性:
(1)具有适度的热膨胀性:它是通过控制聚酰亚胺薄膜的线性膨胀系数来实现的。要求将薄膜产生翘曲和弯曲的程度控制在不大的范围内;

(2)具有尽量小的吸水、吸湿性:如果聚酰亚胺薄膜的吸水、吸湿性大,将导致其吸湿膨胀系数变大,尺寸稳定性变差,会给FPC等产品的制造和应用带来诸多弊病。降低线性膨胀系数会提高尺寸稳定性,但也会损失柔性。所以,要求聚酰亚胺基材薄膜应具有适度范围的线性膨胀系数和小的吸湿膨胀系数;

(3)具有大的弹性模量:若基材薄膜的弹性模量小,则刚柔性差,尺寸稳定性便差。

      在FPC的加工和应用中,我们需要的是以上3个物性指标协调的聚酰亚胺薄膜。日本钟渊公司的金城永泰等人提出以下3个协调的指标。在他们的发明中,3个指标被协调的控制在: (1)100℃ ~200℃时的线膨胀系数l8~28ppm/℃ (2)弹性模量4.5GPa以上(3)吸湿膨胀系数13ppm以下。
具有这样3个协调指标的聚酰亚胺薄膜可用于高精细FPC,TAB带,高密度录像带带基等的制造与应用。
      若仅采用单纯热酰亚胺化法,即便是在聚酰亚胺分子中引入刚性单体或用纳米材料掺杂对聚酰亚胺薄膜进行改性,也不能获得使以上3个物性指标协调的聚酰亚胺薄膜。

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