黄金薄膜---PI薄膜
聚酰亚胺薄膜（PI膜）
聚酰亚胺薄膜（PolyimideFilm，PIF），也称PI薄膜，是由PAA溶液流涎成膜后，再经亚胺化制成。
薄膜是聚酰亚胺最早实现商业化的产品形态，也是中国聚酰亚胺产业的主要产品形态，占比超过70%，其在覆铜板、柔性显示与绝缘材料等领域得到广泛应用。
▲聚酰亚胺薄膜应用领域图
从技术的角度看，PI薄膜的种类较多，常见的有4种：黑色PI膜、棕黄色PI膜、透明PI膜和耐电晕PI膜，其中后三种主要以化学亚胺法制备，也是高端市场主要的应用品种。
▲图：聚酰亚胺薄膜的技术难度和价格梯次图
从上图可以看出，这4种PI膜的性能参数的要求不同，所生产的制备方式就不同，与之相对应的技术水平难度就不一样，同时价格也随之上涨。
名副其实的“黄金薄膜”
PI薄膜，薄如蝉翼，仅有15 - 20微米，一根头发丝大小，在零下269℃-400℃的温度范围内，具有稳定而优异的物理、化学、电学和力学性能，是一种很关键的绝缘材料。有着“黄金薄膜”的美称。
它与碳纤维、芳纶纤维一起，被认为是制约中国发展高技术产业的三大瓶颈性关键高分子材料。
优异的耐热性
聚酰亚胺的分解温度一般超过500℃，有时甚至更高，是目前已知的有机聚合物中热稳定性最高的品种之一，这主要是因为分子链中含有大量的芳香环。
优异的机械性能
未增强的基体材料的抗张强度都在100MPa以上。用均酐制备的Kapton薄膜抗张强度为170MPa，而联苯型聚酰亚胺(Upilex S)可达到400MPa。聚酰亚胺纤维的弹性模量可达到500MPa，仅次于碳纤维。
良好的化学稳定性及耐湿热性
聚酰亚胺材料一般不溶于有机溶剂，耐腐蚀、耐水解。改变分子设计可以得到不同结构的品种。有的品种经得起2个大气压下、120℃、500h的水煮。
良好的耐辐射性能
聚酰亚胺薄膜在5×109rad剂量辐射后，强度仍保持86%；某些聚酰亚胺纤维经1×1010rad快电子辐射后，其强度保持率为90%。
良好的介电性能
介电常数小于3.5，如果将氟原子引入分子链，介电常数可以降低至2.5，介电损耗10，体积电阻在1015-17Ωcm，非常适用于制作电路板的基材以及耐高温电机电器绝缘材料。
PI膜可以用在哪里？
可别小看这“薄膜”，它可是解决关键问题的“能手”，它能在330摄氏度高温下连续稳定工作1000小时，一些物体如果穿上这层薄膜“外衣”性能会大大增强！它上天能伴火箭升空、助登月探星，下地能陪高铁飞驰，是当前世界上性能最好的有机高分子绝缘薄膜材料之一！
按应用类别的不同，PI薄膜可分为电工PI薄膜、电子PI薄膜、热控PI薄膜、航天航空用PI薄膜、柔性显示用CPI薄膜等。
●电工PI薄膜
主要用于电气绝缘领域，包含电机、变压器等的高等级绝缘系统，关键特性包括耐温等级、绝缘强度，具备耐电晕性能的产品，还可用于高速轨道交通和风力发电等领域的绝缘系统。
●电子PI薄膜
主要用于电子基材领域，作为绝缘基膜与铜箔贴合构成FCCL的基板部分，也可覆盖于FPC表面起到保护作用，满足高频高速传输要求的产品，还可用于5G通信领域。
●热控PI薄膜
主要用于电器热管控系统领域，如高导热石墨膜前驱体PI薄膜经碳化、石墨化等加工工序后制成高导热石墨膜用于散热和导热，特殊设计的PI薄膜结构具备易石墨化、适合整卷烧制等特性。
●航天航空用PI薄膜
主要用于空间飞行器的热控或防护材料等，需具备优异的耐高低温、耐辐照、低真空质量损失和低可凝挥发物等特性。
●柔性显示用CPI薄膜
用于器件光学盖板等领域，主要用作OLED屏幕盖板、触控传感器面板等，需具备高透光率、耐弯折等特性。
“PI薄膜在半导体、电子、汽车、医疗设备、航空航天等领域的应用越来越广泛，在很多不被人注意的地方都有PI的身影。这种新材料的市场空间非常大。”瑞华泰公司总经理汤昌丹说。
布局企业
全球高性能PI薄膜的研发和制造技术，主要由美国、日本和韩国企业掌握，美国杜邦、日本东丽、日本宇部兴产、日本钟渊化学和韩国SKPI（现更名为 PIAM）等厂商占据全球80%以上的市场份额。
目前，中国PI薄膜厂家在传统电工绝缘领域形成了较强的产业能力，但在高端电工绝缘、电子等其他应用领域的产业化能力较弱；少数企业具备高性能PI薄膜的批量稳定供应能力。从事该业务的主要有瑞华泰、时代新材、国风塑业、达迈科技、达胜科技等。
2010年，国家发改委“1000毫米幅宽双向拉伸连续生产聚酰亚胺薄膜生产线”示范工程项目，花落已具备一定技术基础的瑞华泰。这是中国第一条大幅宽PI薄膜生产线。
近几年，瑞华泰陆续承担了国家多个重大项目的材料研制工作，包括火箭、登月、探星、载人空间站、大飞机、高铁等关键材料研制和预研。
时代新材于2011年启动PI薄膜项目研发，先后攻克了配方技术、装备技术及制膜工艺难题，并于2017年底建成了中国首条化学亚胺法PI薄膜生产线。
2019年三星推出的全新旗舰手机Galaxy S10系列，该系列手机上高导热石墨片所使用的高性能PI薄膜，70%来自株洲时代新材料科技股份有限公司的PI薄膜生产线。
文章来源：新材料研习社、国际橡塑展、化工晓谈、高性能膜材料编辑整理
