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聚酰亚胺的十大用途

聚酰亚胺独特在航空、航天、电器、机械、化工、微电子等高技术领域具有广泛的应用空间。

(1)薄膜

它是聚酰亚胺最早的用途之一,主要用于特种工作环境下的电机槽绝缘及电缆绕包材料。而且,透明的聚酰亚胺可做成柔软的太阳能电池地板。主要的薄膜产品有杜邦的Kahton、宇部兴产的Upilex系列和钟渊的Apical。

(2)复合材料

它是最耐高温的结构材料之一,在欧美广泛用于航空航天及火箭零部件。例如美国的超音速客机速度为2.4马赫,飞行时表面温度为177℃,要求使用寿命为6000h,据报道已确定50%的结构材料为以塑性聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强的复合材料,每架飞机的用量约为30吨。在国内主要用于耐热、高强度的机械零部件,如汽车的热交换元件、汽化器外罩和阀盖、仪表等。

(3)涂料

聚酰亚胺在涂料领域主要是作为绝缘漆来使用,尤其是作为耐高温涂料或用于电磁线。目前采用挤出法制造热塑性全芳香型聚酰亚胺绝缘电磁线,并收到优质、高效、低成本的效果。这种电磁线除了可在电气电子工业上使用外,还可望在航空航天工业和原子能工业上得到应用。

(4)纤维

以前,在特种工程塑料中,只有聚醚醚酮(PEEK)纤维的生产可达到工业化程度,而现在利用热塑性全芳香型聚酰亚胺树脂通过挤出法可顺利地制造出纤维,此纤维的弹性模量仅次于碳纤维,可在高温有辐射源和有腐蚀性等环境中应用作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物,如热的烟道气及热的化学物质的过滤布,降落伞消防服及工作服等。

(5)分离膜

理想的分离膜材料首先应该具有高的透气性能和良好的透气选择性,其次还应该具有强度高、耐化学腐蚀等特性。聚酰亚胺及其衍生物正好具备这些特点,因此可广泛地应用于气体分离膜中。可用于各种气体,如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分离;从空气、烃类原料气及醇类中脱除水分,也可作为渗透蒸发膜及超滤膜。此外由于聚酰亚胺的耐热和耐有机溶剂性能,在有机液体和气体的分离方而起到特别重要的作用。

(6)在微电子器件中的应用

由于其突出的耐高温性、介电和优良的抗辐射性能,因此,作为功能材料,聚酰亚胺在微电子工业中,尤其在大规模和超大规模集成电路中得到了大量的应用。用作介电层进行层间绝缘,作为缓冲层可以减少应力,提高成品率。作为保护层可以减少环境尤其是射线对器件的影响,还可以对a粒子起屏蔽作用,减少或消除器件的软误差(soft error)。如在元器件外壳的钝化膜上涂覆50-100μm的涂层,可防止由微量铀和钍等释放的射线而造成存储器的软误差。在微电子器件上涂覆聚酰亚胺保护层,可有效地阻滞电子的迁移,防止器件腐蚀,增加器件的抗潮湿能力。在芯片的表面涂覆聚酰亚胺作为缓冲层,可有效防止由于热应力影响而产生的崩破。此外,由于聚酰亚胺的线膨胀系数与铜相近,因此其与铜箔复合的粘接力强,可用于柔性印刷线路板。

(7)液晶显示器用的取向排列剂

液晶显示器的组成核心是两片镀有导电层的玻璃之间充满液晶,玻璃内壁涂有取向层,它的作用是使液晶分子定向排列以获得最优的光-电特性,取向层的形向层的形成方法是在玻璃表面涂覆一层聚合物,然后用尼龙布向一定方向摩擦,使聚合物表面产生各向异性。液晶分子通过与聚合物表面分子相互作用而向摩擦方向取向。由于聚酰亚胺在热稳定性取向稳定性、黏结性、介电性等方面优于其他材料,目前大部分厂家都使用聚酰亚胺作为液晶取向排列剂,除了可达到所要求的子倾角之外,还有流平性好、室温储存期达一年以上的突出特点。

(8)特种工程塑料

由于聚酰亚胺具有耐高温、强度高、耐磨损等优良性能,现已用于大型电机、核电站、纺织机械、高速包装设备、气体压缩机、轿车刹车片、齿轮轴承(或保护架)、复印机等作为耐高温、自润滑、密封以及耐磨零部件。如南京首塑特种工程塑料制品有限公司生产的聚酰亚胺已经在Y B21-600S横包机上,以无油润滑轴套取代含油轴承、轴套(Y821-14-18)、滚针轴承(YB21-16)、导轨组合(YB21-13-61),滑块(YB21-12-108)及滑块组件(YB21-10-66)等。

(9)其他用途

聚酰亚胺作为光刻胶使用,其分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合用于彩色滤光波,可大大简化加工工序;含氟的聚酰亚胺在通讯波长范围内透明,可用作无源或有源波导材料、光学开关材料等另外,光敏聚酰亚胺是一种能够被直接光刻出微细图形的耐热、化学性质稳定和电绝缘性能优异的高科技材料聚酰亚胺可用作耐高温隔热材料,用作高温结构胶,用于高低温环境下铝合金、钛合金、不锈钢、陶瓷的耐高温、耐辐照等方面的黏结剂等

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