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高性能聚酰亞胺薄膜在很寬的溫度范圍內(nèi)(-269~400℃)內(nèi)具有穩(wěn)定而優(yōu)異的物理、化學(xué)、電學(xué)和力學(xué)性能，是其它塑料薄膜如尼龍薄膜、聚酯薄膜、聚丙烯薄膜和聚乙烯薄膜等無(wú)法比擬的，在當(dāng)今許多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，尤其是微電子、電氣絕緣、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。高性能聚酰亞胺薄膜與碳纖維和芳綸纖維一起，被認(rèn)為是目前制約我國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大瓶頸性關(guān)鍵高分子材料，不但具有巨大的商業(yè)價(jià)值，更具有深遠(yuǎn)的社會(huì)意義和重要的戰(zhàn)略意義。
聚酰亞胺薄膜是電力電器的關(guān)鍵性絕緣材料，廣泛應(yīng)用于輸配電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、變頻電機(jī)、高速牽引電機(jī)及高壓變壓器等的制造。例如，我國(guó)目前正在發(fā)展的>300km/h高速軌道交通系統(tǒng)必須采用耐高溫的聚酰亞胺薄膜作為主絕緣材料;風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的整流器、變頻器和變壓器等都需要采用聚酰亞胺絕緣薄膜;另外，耐電暈聚酰亞胺薄膜一直是變頻調(diào)速節(jié)能電機(jī)的關(guān)鍵絕緣材料。
上世紀(jì)90年代以來(lái)，高性能聚酰亞胺薄膜材料又成為微電子制造與封裝的關(guān)鍵性材料，廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路的制造、TAB載帶、柔性封裝基板、柔性連接帶線等方面。例如，聚酰亞胺薄膜柔性封裝基板正在代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬銅引線框架直接附載IC芯片而成為筆記本電腦、手機(jī)、照相機(jī)、攝像機(jī)等微薄小型化電子產(chǎn)品的主流封裝技術(shù);聚酰亞胺薄膜TAB載帶則成為微電子產(chǎn)品卷對(duì)卷(RolltoRoll)生產(chǎn)線的支撐技術(shù)。
我國(guó)在聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)化方面起步并不晚，早在上世紀(jì)70年代就由原一機(jī)部組織開(kāi)展了聚酰亞胺薄膜制造技術(shù)的研究。但由于種種原因，我國(guó)高性能聚酰亞胺薄膜的制造技術(shù)一直處于低水平徘徊的狀態(tài)。上世紀(jì)90年代后期，伴隨著超大規(guī)模集成電路制造與封裝產(chǎn)業(yè)和特種電力電器行業(yè)等的高速發(fā)展，高性能聚酰亞胺薄膜材料的匱乏，成為嚴(yán)重制約我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。
面對(duì)我國(guó)聚酰亞胺薄膜急需解決的科學(xué)和技術(shù)難題，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所自2003年起在國(guó)家發(fā)改委“國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”的支持下，與深圳瑞華泰薄膜科技有限公司合作，開(kāi)始致力于高性能聚酰亞胺薄膜制造技術(shù)的研究。通過(guò)近八年的努力，攻克了從關(guān)鍵樹(shù)脂制備到連續(xù)雙向拉伸聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)的穩(wěn)定工藝等技術(shù)關(guān)鍵，掌握了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能聚酰亞胺薄膜制造技術(shù)。
在此基礎(chǔ)上，于2010年建成中國(guó)規(guī)模最大的高性能聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)基地，第一期項(xiàng)目建設(shè)共計(jì)投入118億元人民幣，完成3條1200mm幅寬雙向拉伸工藝技術(shù)的高性能聚酰亞胺薄膜連續(xù)化生產(chǎn)線的建設(shè)，滿負(fù)荷年生產(chǎn)能力達(dá)到350t。該生產(chǎn)基地的建成投產(chǎn)，打破了國(guó)外廠家在聚酰亞胺薄膜材料領(lǐng)域的壟斷，加快了我國(guó)航空航天、太陽(yáng)能等高端材料應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，為電子、電氣等應(yīng)用市場(chǎng)減低成本、提高競(jìng)爭(zhēng)力具有巨大的推動(dòng)作用，標(biāo)志著我國(guó)在高性能聚酰亞胺薄膜材料的制造技術(shù)方面躋身于國(guó)際先進(jìn)水平行列。
在此基礎(chǔ)上，針對(duì)國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所開(kāi)展了高性能聚酰亞胺薄膜的系列化與功能化研究，在柔性有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池和新一代柔性LCD和OLED顯示器用高透明聚酰亞胺薄膜、微/光電子封裝用低熱膨脹性聚酰亞胺薄膜、節(jié)能變頻電機(jī)用耐電暈聚酰亞胺薄膜、以及空間用聚酰亞胺薄膜等實(shí)驗(yàn)室制備技術(shù)方面都取得了重要進(jìn)展。
上圖是研制的透明性聚酰亞胺薄膜樣品?？梢钥闯?，透明性PI薄膜在400nm波長(zhǎng)處的透光率達(dá)到90%，>450nm波長(zhǎng)的透光率超過(guò)94%。由于透明性聚酰亞胺薄膜具有優(yōu)異的耐熱性能和綜合力學(xué)、電絕緣性能，在平板顯示、太陽(yáng)能領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。
