Entdecken Sie Hochleistungspolymerfolien wie PPS, LCP, PI und PEI – Herstellung, Eigenschaften, Modifikationen und Anwendungen in der Elektronik, Luft- und Raumfahrt und 5G.
PPS-Folie (Polyphenylensulfid)
PPS ist ein thermoplastisches Harz mit einem Rückgrat aus Benzolsulfidgruppen. Aufgrund seiner hohen Hitzebeständigkeit, Flammhemmung, minimalen Kriechneigung bei hohen Temperaturen, Dimensionsstabilität und hervorragenden mechanischen Eigenschaften hat es sich schnell zu einem der am schnellsten wachsenden technischen Kunststoffe entwickelt.
PPS-Folien zeichnen sich durch hervorragende thermische Stabilität aus, insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit und Belastung. Wie die unten stehenden Daten zeigen, weist PPS-Folie eine mit PET vergleichbare Zugfestigkeit und Elastizität auf, behält aber selbst bei kryogenen Temperaturen (-196 °C) hervorragende mechanische Eigenschaften. Darüber hinaus bietet sie eine hohe Flexibilität und eignet sich daher als Isoliermaterial für supraleitende Anwendungen. PPS-Folie verfügt zudem über außergewöhnliche elektrische Hochfrequenzeigenschaften mit einer stabilen Dielektrizitätskonstante über einen weiten Temperatur- und Frequenzbereich, und ihr dielektrischer Verlustfaktor ist so niedrig wie der von PP.
Typische Eigenschaften von PPS-, PI- und PET-Folien
| Artikel |
|
PPS |
PI |
HAUSTIER |
| Zugfestigkeit (längs/quer)/MPa |
300/250 |
180/180 |
250/270 |
| Schmelzpunkt/℃ |
285 |
Kein Schmelzen |
265 |
| Wärmeausdehnung Koeffizient/x10-7℃-1 |
3 |
2 |
1.7 |
| Wasseraufnahme/% (Luftfeuchtigkeit beträgt 75 %) |
0,05 |
22 |
0,4 |
| Widerstand/x10Ω |
0,5 |
1 |
1 |
| Dielektrizitätskonstante |
1 KHz |
3.0 |
3.5 |
3.3 |
| 1 MHz |
3.0 |
3.4 |
3.2 |
| 1 GHz |
3.0 |
- |
3.1 |
| Dielektrischer Verlustfaktor |
1 KHz |
0,0006 |
0,003 |
0,002 |
| 1 MHz |
0,0018 |
0,01 |
0,01 |
| 1 GHz |
0,0015 |
- |
0,01 |
1. PPS-Filmvorbereitungsmethoden (1) Extrusionsblasformen
PPS kristallisiert schnell und weist eine geringe Zähigkeit auf, was die Verarbeitung aufgrund der instabilen Schmelzviskosität erschwert. Es neigt beim Extrusionsblasformen zum Reißen. Forscher haben PPS-Folien sowohl im Single-Bubble- als auch im Double-Bubble-Extrusionsblasverfahren entwickelt. Die Folien weisen eine hohe Zugfestigkeit und einen hohen Elastizitätsmodul auf, wobei die Bruchdehnung bei Double-Bubble-Folien geringer ist.
(2) Strangpressen
Derzeit ist das einzige industriell genutzte Verfahren zur Herstellung von PPS-Folien das Extrusionsgießen mit anschließender biaxialer Streckung.
2. PPS-Filmmodifizierung (1) Füllstoffmodifizierung
(2) Plasmabehandlung
3. PPS-Filmanwendungen
PPS-Folie wird aufgrund ihrer hohen Hitzebeständigkeit, ausgezeichneten Isoliereigenschaften, hervorragenden dielektrischen Leistung, Flammhemmung und überlegenen mechanischen Eigenschaften häufig verwendet.
(1) Elektrische Isoliermaterialien
Im Vergleich zu PET-Folien bieten PPS-Folien eine höhere Hitzebeständigkeit, Spannungsfestigkeit und elektrische Isolierung bei gleichbleibender mechanischer Festigkeit bei hohen Temperaturen. Sie eignen sich ideal für den Einsatz in Elektromotoren, Batterien, Rotationskompressoren und anderen schnell rotierenden Maschinen und erhöhen so die Zuverlässigkeit. PPS-Folien werden auch in Hochleistungstransformatoren eingesetzt, bei denen Miniaturisierung und strenge Sicherheitsstandards erforderlich sind.
(2) Kondensator-Isoliermaterialien
PPS-Folienkondensatoren zeichnen sich durch geringe Verluste und einen niedrigen äquivalenten Serienwiderstand (ESR) aus und eignen sich daher für Hochfrequenz- und Hochstrom-Schaltnetzteile. Ähnlich wie PP-Kondensatoren weisen PPS-Kondensatoren eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme und eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit auf, was eine stabile Kapazität in feuchten Umgebungen gewährleistet.
LCP-Film (Liquid Crystal Polymer)
LCP ist ein Polymer im Zwischenzustand zwischen festen Kristallen und flüssigen Materialien und bietet hervorragende mechanische Eigenschaften, Dimensionsstabilität, elektrische Leistung, chemische Beständigkeit, Flammschutz, Hitzebeständigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. LCP-Folien sind hochflexibel und verfügen über hervorragende dielektrische Eigenschaften, was sie ideal für 5G-Kommunikation und LCD-Anwendungen macht. Herausforderungen sind jedoch die hohe Anisotropie, die schwierige Verarbeitungskontrolle und die Neigung zur Fibrillierung.
1. LCP-Film-Herstellungsmethoden (1) Strangpressen
Durch Extrusionsgießen hergestellte LCP-Folien weisen eine ausgeprägte Längsorientierung auf, wodurch sie in Querrichtung reißen können. Sie weisen jedoch eine hohe Flexibilität und Steifigkeit auf und eignen sich daher für kupferkaschierte Laminate (CCL).
(2) Extrusionsblasformen
Mit dieser Methode wird das Anisotropieproblem in LCP-Filmen wirksam gelöst und es handelt sich derzeit um das ausgereifteste industrielle Verfahren zur Herstellung von LCP-Filmen.
2. LCP-Filmmodifizierung (1) Chemische Modifikation Durch die Anwendung einer stromlosen Kupferplattierung mit KMnO4 als Ätzmittel erreichen LCP-Filme eine maximale Haftfestigkeit von 12,08 MPa bei einer optimalen Ätzzeit von 20 Minuten und übertreffen damit die zuvor gemeldeten Werte von 8,0 MPa.
(2) Plasmabehandlung
3. Aufbringen der LCP-Folie
LCP-Film zeichnet sich durch eine niedrige Dielektrizitätskonstante und einen niedrigen dielektrischen Verlust aus und wird häufig in der 5G-Kommunikation, bei flexiblen gedruckten Schaltungen und in anderen Bereichen eingesetzt.
PEI-Folie (Polyetherimid)
PEI verfügt über eine außergewöhnliche Zersetzungstemperatur (530–550 °C) und eine niedrige Versprödungsschwelle (-160 °C), wodurch es äußerst widerstandsfähig gegen extreme Temperaturen ist. Unter den unverstärkten Kunststoffen weist es die höchste Zugfestigkeit bei Raumtemperatur und eine ausgezeichnete Kriechfestigkeit auf. Darüber hinaus zeichnet es sich durch einen extrem hohen Volumenwiderstand (>1×10¹⁷ Ω·cm) und eine dielektrische Durchschlagsfestigkeit von 33–35 kV/mm aus und behält so über einen breiten Frequenz- und Temperaturbereich stabile dielektrische Eigenschaften.
(1) Strangpressen
(2) Lösungsgießen
2. PEI-Filmmodifizierung (1) Füllstoffmodifizierung
(2) Pfropfmodifizierung
(3) UV-Strahlungsmodifikation
3. PEI-Filmanwendungen PEI-Folien werden aufgrund ihrer überlegenen chemischen Beständigkeit, Hochtemperaturstabilität und hervorragenden mechanischen und elektrischen Eigenschaften häufig in der EMI-Abschirmung, in Displays und Brennstoffzellen verwendet.
PSF-Folie (Polysulfon)
PSF ist ein thermoplastisches Harz mit Diphenylsulfongruppen in seiner Molekülstruktur. Es bietet hohe Festigkeit, hohen Elastizitätsmodul, geringe Kriechneigung, ausgezeichnete thermische Stabilität und hervorragende Alterungsbeständigkeit. Es behält seine mechanischen Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen und bleibt bei -100 °C flexibel. Darüber hinaus weisen PSF-Folien eine hervorragende dielektrische Stabilität über einen weiten Temperatur- und Frequenzbereich auf und eignen sich daher ideal für hitzebeständige Folienkondensatoren.
1. PSF-Filmvorbereitungsmethoden (1) Lösungsgießen
Forscher haben durch Lösungsgießen PSF/MWCNT-Verbundfilme entwickelt, die die Leitfähigkeit bei MWCNT-Gehalten zwischen 0,05 % und 0,3 % deutlich verbessern.
(2) Extrusionsblasformen
In Studien wurden mehrschichtige PSF/PVDF-Filme untersucht, die durch schichtvervielfachendes Coextrusionsblasformen hergestellt wurden. Dabei wurde eine bevorzugte α-Kristallorientierung in PVDF-Schichten im Verhältnis zur PSF/PVDF-Grenzfläche festgestellt.
2. PSF-Filmmodifikation (1) Pfropfmodifizierung
(2) Füllstoffmodifizierung
3. PSF-Filmanwendungen PSF-Filme werden aufgrund ihrer überlegenen dielektrischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften häufig in Brennstoffzellen und Filmkondensatoren verwendet.
PI-Folie (Polyimid)
PI ist ein thermoplastisches Harz mit Imidgruppen im Grundgerüst, das für seine außergewöhnliche Hitzebeständigkeit, mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität und elektrischen Isolationseigenschaften bekannt ist. Es findet breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, Elektronik, Telekommunikation und Verbundwerkstoffen. PI-Folien sind gelblich, transparent und für den Dauerbetrieb zwischen -269 °C und 280 °C geeignet, mit kurzfristiger Hitzebeständigkeit bis zu 400 °C. Diese Eigenschaften machen PI-Folien besonders geeignet für flexible Leiterplatten, 5G-Kommunikation und LCD-Displays.
(1) Lösungsgießen
Forscher haben PI-Filme durch Gießen, Trocknen, Dehnen und thermische Imidisierung einer Polyamidsäurelösung entwickelt.
(2) Blasformen
Das Langley Research Center der NASA hat ein neuartiges Blasformverfahren für ultradünne PI-Folien entwickelt, das sich von herkömmlichen Blasformtechniken unterscheidet. Der Aufbau, bei dem von oben nach unten geblasen wird, führte zu einem Prototypen, der erfolgreich ultradünne PI-Folien produziert.
2. PI-Filmmodifikation (1) Füllstoffmodifizierung
Forscher haben BaTiO3-Nanopartikel durch In-situ-Polymerisation in PI eingearbeitet und die Filme dann durch Lösungsgießen verarbeitet.
(2) Plasmabehandlung
3. PI-Filmanwendungen Aufgrund ihrer überlegenen Hochtemperaturbeständigkeit, Dimensionsstabilität und mechanischen Eigenschaften werden PI-Folien in Brennstoffzellen, flexiblen Leiterplatten, LCD-Displays, 5G-Kommunikation, Isolierkomponenten, Verkabelungen und Mikroelektronik eingesetzt.
