聚酰亚胺薄膜热老化特性试验与分析

温度处理对聚酰亚胺薄膜性能的影响研究王超;舒振;单晗;刘军山【摘要】将PW-1500S型、FB-5410型和ZKPI-520型三种不同的聚酰亚胺前驱体制备成聚酰亚胺薄膜,研究温度处理对不同型号聚酰亚胺薄膜的弹性模量、硬度、抗溶剂性能以及抗氢氟酸缓冲液腐蚀性能的影响.实验表明:3种型号的聚酰亚胺薄膜经温度处理后,其弹性模量、硬度、抗溶剂性能和抗氢氟酸缓冲液腐蚀性能没有明显变化.此外,溅射在PW-1500S型和ZKPI-520型聚酰亚胺薄膜上的金薄膜,经温度处理后薄膜表面没有出现缺陷;而溅射在FB-5410型聚酰亚胺薄膜上的金薄膜,经350℃保温30 min的温度处理后表面出现了微小缺陷.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2018(047)011【总页数】4页(P26-28,50)【关键词】聚酰亚胺;温度处理;弹性模量;硬度;抗溶剂性能【作者】王超;舒振;单晗;刘军山【作者单位】中国工程物理研究院电子工程研究所,四川绵阳 621000;大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室,辽宁大连 116024;大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室,辽宁大连 116024;大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室,辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】TN3050 引言聚酰亚胺（Polyimide，PI）是指分子主链上含有亚胺环的一类聚合物，由二胺和二酐的化合物经聚合反应制备而成，不同分子结构的二胺和二酐制备的聚酰亚胺具有不同的分子结构和性能[1]。

聚酰亚胺分子中的芳杂环结构，使其具有优异的综合性能[2]，如高的玻璃化转变温度和热稳定性，低的介电常数和高的介电强度，高的机械强度和低的弹性模量以及低的吸湿率和高的耐溶剂性[3-4]。

聚酰亚胺优异的综合性能使得它的用途非常广泛，如薄膜、复合材料、特种工程塑料以及光刻胶等。

其中，聚酰亚胺光刻胶在大规模集成电路制造中常被用作芯片的钝化层、保护层、屏蔽层和层间绝缘材料等[5]，它不需要借助其它掩膜就能实现图形化，不仅节省制造成本，而且显著缩短制作周期，提高器件的成品率[6]。

一、实验目的1. 了解聚醚酰亚胺（PEI）的合成原理和制备方法。

2. 掌握聚醚酰亚胺的合成工艺和实验操作。

3. 分析聚醚酰亚胺的性能，如热稳定性、机械性能、介电性能等。

二、实验原理聚醚酰亚胺是一种高性能热塑性聚合物，具有优异的力学性能、热稳定性、介电性能和耐化学品性。

本文主要介绍PEI的合成原理和制备方法，通过界面聚合（IP）技术制备超薄PEI薄膜和涂层。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：聚酐二酸二酯（PAA）、二胺、有机溶剂、重离子束辐照装置、电脉冲蚀刻装置、水浴处理装置等。

2. 实验仪器：高温反应釜、磁力搅拌器、旋转蒸发仪、超声波清洗器、热分析仪、万能试验机、介电性能测试仪等。

四、实验步骤1. 聚醚酰亚胺的合成（1）将PAA和二胺按照一定比例混合，加入高温反应釜中。

（2）在搅拌下，将混合物加热至一定温度，进行界面聚合反应。

（3）反应完成后，将反应液过滤，去除未反应的原料和副产物。

（4）将过滤后的溶液进行热亚胺化处理，得到PEI薄膜。

2. 聚醚酰亚胺薄膜的制备（1）将制备好的PEI溶液涂覆在基底材料上。

（2）将涂覆后的基底材料放入高温反应釜中，进行热亚胺化处理。

（3）处理完成后，取出薄膜，进行清洗和干燥。

3. 聚醚酰亚胺涂层的制备（1）将PEI溶液进行旋涂处理，涂覆在基底材料上。

（2）将涂覆后的基底材料放入高温反应釜中，进行热亚胺化处理。

（3）处理完成后，取出涂层，进行清洗和干燥。

五、实验结果与分析1. 聚醚酰亚胺薄膜的性能（1）热稳定性：PEI薄膜的热稳定性良好，热分解温度在400℃以上。

（2）机械性能：PEI薄膜具有优异的力学性能，拉伸强度可达15000磅/平方英寸，弯曲模量达480000磅/平方英寸。

（3）介电性能：PEI薄膜具有高介电常数和优异的介电损耗性能。

2. 聚醚酰亚胺涂层的性能（1）热稳定性：PEI涂层的热稳定性良好，热分解温度在400℃以上。

（2）机械性能：PEI涂层具有优异的力学性能，拉伸强度可达15000磅/平方英寸，弯曲模量达480000磅/平方英寸。

聚酰亚胺技术说明书聚酰亚胺技术说明书一、产品简介聚酰亚胺是一种高性能、高温耐性材料，主要用于制造高温环境下的薄膜、涂层、导线等。

其化学结构稳定，机械强度高，良好的电学性能和热学性能，是目前最为先进和重要的高性能材料之一。

二、产品特性1. 耐高温：聚酰亚胺可以在高温环境下保持稳定的化学性质和良好的物理性能，适用于高温环境下的薄膜、涂层、导线等制造。

2. 优异机械性能：聚酰亚胺具有很高的机械强度和较高的模量，同时具有高张力强度和低蠕变，不易变形或破裂。

3. 优异电学性能：聚酰亚胺具有优异的绝缘性能，具有良好的耐电弧性能，以及优异的绝缘耐久性和表面电压分布性，可用于电器电子领域。

4. 高化学稳定性：聚酰亚胺具有很高的化学稳定性，具有耐腐蚀性和抗化学剂侵蚀能力，广泛应用于化学工业和航空航天领域。

三、产品应用1. 薄膜：适用于航空、航天、电子、通信等领域的高温薄膜应用，如光学薄膜、热障涂层等。

2. 电子线路：用作高性能电子器件的基板材料，例如笔记本电脑、移动电话、平板电脑中的多层印刷线路板。

3. 耐高温导线：聚酰亚胺不仅可以被用于制造扁平电缆和电子电缆，还可以用于制造石化、能源和航空航天等领域的耐高温导线。

四、安全操作1. 使用前请先仔细阅读产品说明书。

2. 在使用过程中，应保持通风良好且远离火源。

3. 如出现不适，应立即停止使用，并在医生的指导下进行治疗。

4. 外部接触聚酰亚胺可能会对皮肤、粘膜产生刺激，应避免与皮肤或粘膜直接接触。

五、结论聚酰亚胺是一种高性能、高温耐性材料，适用于制造高温环境下的薄膜、涂层、导线等。

在航空、航天、电子、通信、化学工业和能源产业等领域有广泛的应用。

在使用过程中，应仔细阅读产品说明书，以确保安全操作。

聚酰亚胺薄膜比热容聚酰亚胺薄膜是一种具有优异性能的高分子材料，其比热容是衡量其热学性质的重要指标之一。

本文将从聚酰亚胺薄膜的结构特点、制备方法以及比热容的影响因素等方面进行探讨。

聚酰亚胺薄膜具有高耐热性、高机械强度、优异的电气绝缘性能和化学稳定性等特点，因此广泛应用于电子、航空航天、光学和医药等领域。

而比热容则是描述聚酰亚胺薄膜热学性质的重要参数，它反映了单位质量的物质在吸热或放热过程中的热惯性。

聚酰亚胺薄膜的比热容与其分子结构密切相关。

聚酰亚胺薄膜的分子结构通常由两种基本单元组成：酰亚胺基和芳香族基。

这两种基元之间的相互作用对聚酰亚胺薄膜的比热容有着重要影响。

比如，芳香族基的引入可以增加聚酰亚胺薄膜的比热容，使其具有更高的热稳定性。

制备方法也会对聚酰亚胺薄膜的比热容产生影响。

目前制备聚酰亚胺薄膜的方法主要有溶液浇铸法、热压法和拉伸法等。

其中，溶液浇铸法是最常用的制备方法之一。

在制备过程中，溶液中的聚酰亚胺会形成一种连续的薄膜结构，而溶剂的挥发则会导致薄膜中的孔隙结构形成。

这些孔隙结构对聚酰亚胺薄膜的比热容有一定程度的影响。

除了分子结构和制备方法外，聚酰亚胺薄膜的比热容还受到其他因素的影响。

其中，温度是最主要的因素之一。

随着温度的升高，聚酰亚胺薄膜的比热容会发生变化。

这是因为随着温度的升高，聚酰亚胺薄膜分子内部的振动增加，从而使其比热容增大。

此外，聚酰亚胺薄膜的厚度也会对比热容产生影响。

一般来说，薄膜的厚度越薄，比热容越大。

在实际应用中，了解聚酰亚胺薄膜的比热容是十分重要的。

比热容的大小直接影响到聚酰亚胺薄膜在热传导、储能和热稳定性等方面的性能。

例如，在电子领域中，热管理是一个重要的问题。

聚酰亚胺薄膜的低比热容可以提高电子元器件的散热效果，从而提高其工作效率和可靠性。

聚酰亚胺薄膜的比热容是衡量其热学性质的重要指标之一。

它与聚酰亚胺薄膜的分子结构、制备方法、温度和厚度等因素密切相关。

了解聚酰亚胺薄膜的比热容对于优化其性能和应用具有重要意义。

聚酰亚胺薄膜的导热系数
聚酰亚胺薄膜的导热系数通常很低，一般在0.1~0.4 W/(m·K)之间。

这是因为聚酰亚胺薄膜具有良好的电绝缘性能和绝佳的机械强度，但热导率较低。

导热系数取决于材料的分子结构和化学成分。

聚酰亚胺薄膜由聚酰亚胺树脂构成，其分子结构中包含了重复的亚胺酮基团。

亚胺酮基团之间的氢键和范德华力相互作用形成聚酰亚胺薄膜的结构。

这种结构导致了聚酰亚胺薄膜的高分子侧链间的间隙较大，分子间距较远，因此热量传导难度较大。

然而，聚酰亚胺薄膜的导热系数可通过掺杂填充剂改善。

填充剂如硅胶、氧化铝等添加到聚酰亚胺基质中，可以增加薄膜的导热性能。

填充剂的导热性能较好，可以提高整体材料的导热系数。

聚酰亚胺薄膜疲劳寿命分析和可靠性增长措施
班金磊;赵智辉;韩永建;周振华;王飞;耿杰
【期刊名称】《环境技术》
【年(卷),期】2024(42)1
【摘要】针对某涡扇发动机加力燃油分布器内有机材料聚酰亚胺薄膜过早失效的问题,基于聚酰亚胺薄膜的材料参数以及薄膜使用时的温度和波动幅值,通过在ANSYS软件中建立了聚酰亚胺薄膜有限元仿真模型,研究薄膜发生以断裂为主要形式的失效时,薄膜的Mises应力分布情况以及薄膜的薄弱区分布情况。

基于概率断裂力学的疲劳寿命计算理论得到了不同可靠度下薄膜的疲劳寿命循环次数及其变化规律。

结果表明:薄膜存在应力集中,且薄膜的应力集中部位与薄弱区均发生在薄膜夹持外沿;计算得到了不同可靠度下薄膜的疲劳寿命循环次数,且疲劳寿命循环次数随可靠度的提升而不断降低。

【总页数】7页(P140-146)
【作者】班金磊;赵智辉;韩永建;周振华;王飞;耿杰
【作者单位】中国航发贵州红林航空动力控制技术有限公司;北京航空航天大学可靠性与系统工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】V254.19
【相关文献】
1.影响钢丝疲劳寿命的因素及提高疲劳寿命的技术措施
2.高压脉冲方波下聚酰亚胺薄膜电老化寿命模型
3.聚酰亚胺/Al_2O_3掺杂薄膜热老化寿命计算方法研究
4.两种功能化硅氧基聚酰亚胺薄膜的高频沿面放电寿命对比研究
5.基于灰色神经网络的小样本纳米TiO2改性聚酰亚胺薄膜寿命评估
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

双向拉伸聚酰亚胺薄膜热亚胺化和化学亚胺化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在材料科学领域，聚酰亚胺薄膜是一类重要的高性能功能材料，具有优异的热稳定性、机械性能和化学稳定性。

随着科学技术的不断发展，对聚酰亚胺薄膜性能的要求也越来越高，尤其是在一些特殊的应用领域，如柔性电子、微电子和光电子等。

双向拉伸聚酰亚胺薄膜热亚胺化和化学亚胺化是两种常见的改性方法，用于提高聚酰亚胺薄膜的性能和应用范围。

双向拉伸聚酰亚胺薄膜热亚胺化是通过将薄膜在高温下进行双向拉伸，使得聚酰亚胺链段重排和交联形成热亚胺化结构，从而提高薄膜的热稳定性和机械强度。

而化学亚胺化则是通过在聚酰亚胺薄膜中引入亚胺（imine）键，通过化学反应形成新的化学结构，进而改善薄膜的性能。

本文旨在综述双向拉伸聚酰亚胺薄膜热亚胺化和化学亚胺化的原理、方法和应用，以及它们在聚酰亚胺薄膜改性中的优点和挑战。

首先，我们将介绍聚酰亚胺薄膜的特性，并详细探讨双向拉伸技术在聚酰亚胺薄膜热亚胺化中的应用。

其次，我们将阐述化学亚胺化的原理和方法，并探讨其在聚酰亚胺薄膜中的应用。

最后，我们将比较双向拉伸聚酰亚胺薄膜热亚胺化和化学亚胺化的差异，并展望它们未来的发展前景和应用价值。

通过本文的研究，我们希望能够深入了解双向拉伸聚酰亚胺薄膜热亚胺化和化学亚胺化的原理和应用，并为进一步拓展聚酰亚胺薄膜的研究和应用提供有益的参考和指导。

1.2文章结构文章结构:1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 双向拉伸聚酰亚胺薄膜热亚胺化2.1.1 聚酰亚胺薄膜的特性2.1.2 双向拉伸技术在聚酰亚胺薄膜热亚胺化中的应用2.1.3 双向拉伸聚酰亚胺薄膜热亚胺化的优势和挑战2.2 化学亚胺化2.2.1 化学亚胺化的原理和方法2.2.2 化学亚胺化在聚酰亚胺薄膜中的应用2.2.3 化学亚胺化的优点和限制3. 结论3.1 双向拉伸聚酰亚胺薄膜热亚胺化与化学亚胺化的比较3.2 发展前景和应用价值3.3 结论总结在本文中，我们将围绕着双向拉伸聚酰亚胺薄膜热亚胺化和化学亚胺化展开讨论。

杜邦薄膜高性能聚酰亚胺薄膜卡普顿100CR卡普顿100HN下降时间， 小时 （50赫兹）表一卡普顿100CR聚酰亚胺薄膜的特性，25微米（1密耳）检测项目 23°C (73°F) 的数值 检测方法 电气方面耐电晕 20千伏/毫米；50赫兹 >100,000 小时 IEC-343 绝缘强度 千伏/毫米(伏/密耳) 291 (7,400) ASTM D-149-81 电容率 3.9 ASTM D-150-81 耗散因数 0.003 ASTM D-150-81 体积电阻率 欧姆·厘米 2.3 × 1016 ASTM D-257-78表面电阻率 欧姆/平方米 3.6 × 1016 ASTM D-257-78力学方面极限抗拉强度 兆帕 (磅/英寸) 152 (22,100) ASTM D-882-91 3%拉伸的屈服点 兆帕 (磅/英寸) 66 (9,500) ASTM D-882-91产生5%拉伸的压力 兆帕 (磅/英寸) 86 (12,500) ASTM D-882-91断裂伸长率% 40 ASTM D-882-91拉伸模量兆帕 (磅/英寸) 3.2 (463,000) ASTM D-882-91传导中撕裂强度 牛顿（千克力） 0.03 (0.007) ASTM D-1922原始撕裂强度 牛顿（千克力） 11 (2.5) ASTM D-1004-90 密度 克/立方厘米 1.54 ASTM D-1505-90 屈服应力 平方/千克 (平方英寸/磅) 25.5 (125) —导热方面导热系数 W/m·K 0.385 特拉华州大学检测法 可燃性 94 V-0 UL-94 (杜邦检测) 热收缩率 % 150°C (302°F) 0.2 ASTM D-5214-91 400°C (752°F) 0.6表二卡普顿150FCR聚酰亚胺薄膜019的特性，37.5微米（1.5密耳）检测项目 23°C (73°F) 的数值 检测方法 电气方面耐电晕 20千伏/毫米；50赫兹 >100,000 小时 IEC-343绝缘强度 千伏/毫米(伏/密耳) 173 (4,400) ASTM D-149-81 电容率 2.9 ASTM D-150-81 耗散因数 0.001 ASTM D-150-81 体积电阻率 欧姆·厘米 5.3 × 1016 ASTM D-257-78 表面电阻率 欧姆/平方米 1.6 × 1016 ASTM D-257-78 力学方面极限抗拉强度 兆帕 (磅/英寸) 117 (17,000) ASTM D-882-91 3%拉伸的屈服点 兆帕 (磅/英寸) 48 (7,000) ASTM D-882-91 产生5%拉伸的压力 兆帕 (磅/英寸) 62 (9,000) ASTM D-882-91 断裂伸长率% 43 ASTM D-882-91 拉伸模量兆帕 (磅/英寸) 2.4 (348,000) ASTM D-882-91 传导中撕裂强度 牛顿（千克力） 0.05 (0.012) ASTM D-1922原始撕裂强度 牛顿（千克力） 5.3 (1.2) ASTM D-1004-90密度 克/立方厘米 1.72 ASTM D-1505-90屈服应力 平方/千克 (平方英寸/磅) 15.79 (77.4) —剥离力 牛顿/厘米 (磅/英寸)特氟隆FEP 与卡普顿 CR 7.7 (4.4) 杜邦测试 特氟隆FEP 与铜 7.9 (4.5) 杜邦测试粘合膜 1.2 (0.7) 杜邦测试卡普顿150FCR卡普顿150FN下降时间， 小时 （50赫兹）表三卡普顿150FCR019与卡普顿FN019的耐电晕性能对比Kapton® Kapton® Kapton® Kapton®检测性能 150 FN 019 150 FCR 019 150 FN 019 150 FCR 019包裹层数 1 1 1 1重叠% 50 50 53 53绝缘增强 毫米 0.15 0.15 0.21 0.21绝缘击穿电压；连续的IEC 851-5, 千伏最低值 4.5 4.0 6.0 6.0平均值 6.0 5.5 7.0 7.0弯曲实验 IEC 851-32倍边缘宽度 千伏最低值 4.5 4.0 5.0 5.0平均值 5.5 5.0 6.0 6.02倍平面厚度 千伏最低值 4.5 4.0 5.0 5.0平均值 5.5 5.0 6.0 6.0热震后弯曲实验(220°C [428°F]；30分钟)IEC 851-6, 千伏最低值 4.5 4.0 5.0 4.5 平均值 5.5 5.0 6.0 5.5*以上数据源于瑞士绝缘工程公司优良的耐击穿电压性能西门子公司采用了瑞士绝缘工程公司提供的磁线，按照IEC251-3标准要求的射击浴法，对卡普顿FCR薄膜与卡普顿FN薄膜的耐击穿电压性能进行了对比。