制备PET柔性扁平线缆(FFC)热封膜项目可行性报告

广东省-北京理工大学合作项目原位插层改性制备高性能PET柔性扁平线缆（FFC）热封膜可行性报告江门新时代胶粘科技有限公司北京理工大学项目总负责人：穆晓敏董事长项目负责人：矫庆泽2011-1-17一、立项依据（一）项目的目的意义随着我国经济的持续高速增长和电子信息工业的高速发展，电子、电器产品已普遍使用，人们对电子产品的需求不仅只注重内在质量和功能，而且对产品的稳定性和体积有了更高的要求。

柔性扁平排线(Flexible Flat Cable),简称为软排线或FFC、RFC，是一种采用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或其他绝缘材料和极薄的镀锡扁平铜线通过高科技自动化设备生产线压合而成的新型数据线缆,它具有柔软、随意弯曲折叠、厚度薄、体积小、连接简单、拆卸方便、易解决电磁屏蔽(EMI)等优点。

而且排线是满足小型化和移动要求的唯一解决方法。

由于排线既薄又轻，排线的总重量和体积比传统的圆导线线束方法要减少70%。

所有被广泛应用于电脑、手机、医疗设备、视频摄像机、绘图仪、扫描仪、复印机、音响、液晶电器、传真机、各种影碟机、汽车、飞机等产品的信号传输及板板连接。

在现代电器设备中，柔性扁平排线几乎无处不在，广东省已成为世界柔性扁平排线最大的生产基地。

PET 具有优良的力学性能、电性能、耐化学药品性和耐热等性能，且价格低廉而被广泛应用于排线热封膜。

但随着排线线条更精细、节距更紧密，对排线的要求越来越高，特别是对PET 材料的耐温性，阻燃性（无卤）和力学性能指标要求提高，现商品化的PET 已难满足高性能排线热封膜的要求。

目前市场上绝大部分柔性扁平线缆热封膜（PET）均采用韩国（DAEHYUN）和日本的产品。

改性PET的开发已成为生产高品质柔性扁平排线热封膜的发展趋势和我国生产柔性扁平排线企业的迫切需求。

纳米材料改性制备PET 纳米复合材料已成为PET 改性的主要方法和发展方向。

因此本项目通过设计合成一类新型阴离子层柱材料，此类材料具有类似蒙脱石类阳离子粘土的层柱状结构，所不同的是，蒙脱石类阳离子粘土中的层电荷为负，柱电荷为正，而阴离子层状材料则恰恰相反，层电荷为正，柱电荷为负，其组成可用通式[M2+1-xM3+x(OH)2]Anx/nmH2O 表示,其中[M2+1-xM3+x(OH)2]为八面体相互共边形成的纳米层板，M2+、M3+分别代表层板上的+2、+3 价阳离子，An-为层间阴离子，通过弱化学键结合（如离子键或氢键），因此位于层间的阴离子可以断旧键、成新键，使其在层间自由移动。

上述组成结构反映了阴离子层柱材料的特点，即层板元素和层间阴离子的可调变，因此我们可设计合成不同组成和不同化学计量比的阴离子层柱状化合物。

本项目中我们设计合成一类层板为镁铝结构，层间阴离子为对苯二甲酸根的柱撑层状双金属氢氧化物纳米材料，通过原位插层方法剥离层板，制备真正纳米改性的PET 复合材料，提高柔性扁平排线热封膜的耐温性，同时利用层板镁铝双金属氢氧化物结构提高柔性扁平排线热封膜的阻燃性。

项目完成可形成自主知识产权，显著提高柔性扁平排线热封膜的性能和附加值，提升企业的市场竞争力，促进企业技术进步，推动电子信息企业发展。

（二）国内外技术发展现状与趋势纳米改性复合聚酯是通过纳米技术，将无机纳米材料和有机高分子聚酯结合形成的特定复合材料，利用纳米材料的特殊结构特点和具有的特殊功能，形成纳米复合聚酯的新结构和组成，克服纯聚酯固有的缺点，显著提高聚酯的热稳定性、力学性能和阻燃性能等。

自1987 年日本丰田中央研究院首次报道以蒙脱石纳米改性制备尼龙6/蒙脱石复合材料后，无机纳米材料改性高分子聚酯一直是世界范围内的研究热点。

国外发达国家以无机纳米材料改性PET 树脂主要集中在工程塑料，瓶装材料和功能纤维等，如美国的Dupont 公司Rynite 系列工程塑料是以纳米改性的PET 为主的阻燃增强工程塑料，其热变形温度可达220℃，弯曲强度可达190MPa，拉伸强度140MPa，简支梁缺口冲击强度可达10kJ/m2。

再如美国的Est-man 公司和美国Manocor 公司开发的纳米复合PET啤酒瓶材料，其阻隔CO2 渗出和O2 渗入的能力明显提高，啤酒存储时间可达3个月。

还有日本、德国、美国等开发的纳米PET 多功能抗菌纤维，除具有抗菌防臭功能外，还具有防紫外线，远红外保温，阻燃等功能。

我国在纳米改性PET 方面也进行了大量的研究工作，包括以中科院和东华大学等为代表的PET/层状硅酸盐（蒙脱石）纳米复合材料、PET/纳米TiO2 复合材料、纳米硫酸钡增强PET 复合材料、PET/SiO2纳米复合材料等，虽然取得了一些理论研究成果，证明纳米材料改性PET 可提高PET 的性能，但真正开发成功的产品基本没有，总体开发水平与国外有较大差距，特别是我国柔性扁平线缆热封膜均采用韩国（DAEHYUN）和日本的产品，国内有2-3 家单位在进行研发，但一直没成功。

因此根据PET 的组成结构特点和生产加工特点开发具有自主知识产权适合于提高PET 性能的新型结构纳米材料已成为我国聚酯生产企业和应用企业发展的基础，本项目合作单位北京理工大学多年来一直致力于纳米改性PET 材料研究，特别是近年来与珠海裕华聚酯有限公司合作研发原位插层聚合制备纳米改性高性能PET 树脂，使树脂性能明显提高。

（三）项目的产业化前景分析FFC用热封膜本身是一种高科技含量产品，是一种理想的集绝缘、耐高低温、高柔软性、高密度于一体的环保型复合材料。

据调查，目前国内该产品市场年需求量为1600万平方米，每年仍以30%的速度在增长。

据不完全统计，国内仅以珠三角、长三角为中心共有60多家FFC生产厂商，以120台机计算，估计最少耗材在1.5亿元以上，FFC用热封膜就60μ规格来说，进口价为8.60元/㎡，国产价可以做到6.50元/㎡，价格为进口的75%，按至少占有市场1/3的份额，则年产值可达5000万左右，显示了良好的发展前景。

研制该项目有利于打破日本、韩国等进口国家对我国该产品市场的垄断地位，替代进口产品，填补国内该产品空白，为企业节省大量外汇和生产成本，现世界IT 行业的除了CPU 处理器，主要芯板和液晶显示器的面板以外的元器件、线路板、组装和外设基本大多在国内生产或组装，对柔性扁平线缆热封膜的需求量越来越大。

同时，项目的成功研制有助于在NPE 热封膜和柔性线路板的开发和应用，对推动相关企业发展，提升我国IT 行业和电子、微电子行业的发展具有深远的战略意义。

因此本项目的完成必将具有良好的市场发展前景和经济效益。

二、研究开发内容、方法、技术路线（一）主要研究内容1) 结构完整对苯二甲酸根阴离子柱撑层状双金属氢氧化物纳米材料的合成，重点研究原料组成、合成条件等对产物结构、性能的影响。

2) 原位插层制备真正纳米改性PET 复合材料及性能测试，重点研究原位插层条件，柱撑层状双金属氢氧化物组成和含量对改性的PET 复合材料性能的影响。

3) 功能型热贴合熔胶的制备，重点研究聚酯热熔胶结构影响和功能型热贴合熔胶组成对性能的影响。

4) 涂布工艺条件研究，重点研究纳米改性PET 与涂层之间的结合性能影响和涂层与面层胶间的结合性能影响。

5) 热封膜产品性能研究，重点研究产品的耐热性和阻燃性及力学性能。

（二）拟解决的关键技术1）结构完整对苯二甲酸根阴离子柱撑层状双金属氢氧化物纳米材料的制备。

2) 原位插层纳米改性PET 复合材料的制备。

3）产品组成和结构对改性PET 复合材料耐热性、阻燃性和力学性能影响。

（三）拟采用的方法、技术路线以及工艺流程1、研究方法及技术路线1）结构完整对苯二甲酸根阴离子柱撑层状双金属氢氧化物纳米材料的合成本项目拟以水热法制备对苯二甲酸根阴离子柱撑层状双金属氢氧化物。

常用的阴离子柱撑层状双金属氢氧化物的制备方法是先制备碳酸根柱撑层状双金属氢氧化物，再经过对苯二甲酸根离子交换制备对苯二甲酸根阴离子柱撑层状双金属氢氧化物，此过程复杂，且需要大量的已二醇溶剂。

根据我们前期的研究，分别采用镁和铝的硝酸盐与碱反应制备氢氧化镁和氢氧化铝，之后与对苯二甲酸混合，采用水热法，在一定温度下制备对苯二甲酸根阴离子柱撑层状双金属氢氧化物。

利用TG-DTA 、FTIR 、XRD 、BET 、TEM 等技术对对苯二甲酸根阴离子柱撑层状双金属氢氧化物的体相和表面结构、表面形貌等进行表征。

确定对苯二甲酸根阴离子柱撑层状双金属氢氧化物制备条件。

2）原位插层制备真正纳米改性PET 复合材料及性能测试利用酯交换方法制备PET ，先将二元酸酯及二元醇在催化剂作用下，加热搅拌进行酯交换：然后再加入其它的二元羧酸和对苯二甲酸根阴离子柱撑层状双金属氢氧化物及催化剂和稳定剂进行进一步的酯化反应；最后，在减压、加热、搅拌条件下进行共缩聚反应，制备高熔点聚酯热熔胶。

利用TG-DTA 、FTIR 、XRD 、电子显微镜、万能拉力试验机和氧指数测定仪等技术对高熔点聚酯热熔胶的纳米粒子分散性、力学性能、耐温性和阻燃性进行表征。

确定适宜高熔点聚酯热熔胶的制备条件。

3）高性能PET 柔性扁平线缆（FFC ）热封膜的制备及性能研究在高熔点聚酯热熔胶中通过加入抗氧剂、阻燃剂、协效剂，采用先进的FFC 无卤绝缘膜生产线涂布工艺，制备高性能PET 柔性扁平线缆（FFC ）热封膜。

测定热封膜的熔点、剥离强度、拉伸强度、断裂伸长率和耐热、耐湿性及耐燃性。

2.生产工艺流程图附：产品结构示意图 a 预涂膜、预涂印刷膜 PET 膜、印刷PET 膜 第一面 印刷面 涂第一面胶 第一面胶的胶面 涂 面 胶FFC 热封膜半成品 分 切 包 装成 品入 库预 涂 面 印 刷 面 面胶层PET理化检验b（四）项目的特色和创新之处项目根据PET 的组成和结构特点，针对纳米材料在聚合物中分散性能差的难题，设计合成了一类层板为镁铝结构，层间阴离子为对苯二甲酸根的柱撑层状双金属氢氧化物，利用原位插层反应使层板剥离，实现纳米材料在聚合物中的均匀分散，制备纳米改性PET 复合材料，提高热封膜的耐热性和阻燃性。

突破制备高品质和高性能柔性扁平线缆热封膜的瓶颈，创新性显著。

（五）要达到的技术、经济指标及社会、经济效益1、 预期实现的技术指标1）结构完整对苯二甲酸根阴离子柱撑层状双金属氢氧化物纳米材料的制备。

2) 原位插层纳米改性PET 复合材料的制备。

3）产品组成和结构对耐热性、阻燃性和力学性能影响。

FFC 热封膜测试项目 项目\规格产品标准要求 总厚度（um ）±8% 基材厚（um ）±2um 胶层厚（um ）±5% 外观平整，无明显折皱、破损 热封剥离强度（N/25㎜）≥15 拉伸强度（MPa(kgf/mm2)） 纵向 纵向≥34(≥3.5) 横向横向≥34(≥3.5) 断裂伸长率（％） 纵向 纵向≥60 横向横向≥60 胶面对导线粘力（N/0.8mm ） 平均值 ≥0.2N/CM 最大值0.6N/CM 耐电压强度（5KV/1min ）不击穿 受热收缩率％（150℃30min ）纵向 纵向（-1.0～2.0） 横向 横向（-1.0～2.0） 耐燃性 V-0（UL 94）面胶层第一面胶层印刷油墨层PET 膜2、经济指标年产量达到500万平方米，实现产值3000万元，创利税320万元。