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聚酰亞胺材料家族:PI泡沫、PI纖維、PI復(fù)合材料

近年來,全球聚酰亞胺產(chǎn)品市場不斷發(fā)展,以中國為代表的發(fā)展中國家聚酰亞胺產(chǎn)品種類不斷在增多,技術(shù)工藝水平不斷成熟,下游應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷拓展。
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據(jù)中國高新材料協(xié)會數(shù)據(jù),2018-2021年,隨著聚酰亞胺產(chǎn)品性能和應(yīng)用技術(shù)不斷提升,市場需求量會繼續(xù)保持增長態(tài)勢。2018年全球聚酰亞胺市場需求量約為16.9萬噸,到2021年或?qū)⑦_(dá)到20.9萬噸。

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聚酰亞胺可應(yīng)用于多種領(lǐng)域,也分為多種材料。今日,勢銀膜鏈就帶您了解一下聚酰亞胺中PI泡沫塑料、PI纖維、PI復(fù)合材料和光敏性聚酰亞胺(PSPI) 。
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聚酰亞胺泡沫塑料
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聚酰亞胺泡沫材料屬于先進(jìn)功能材料,PI泡沫按結(jié)構(gòu)特點可分為主鏈型和側(cè)鏈型;按樹脂種類可分為熱塑性和熱固性PI泡沫塑料;按硬度可分為軟質(zhì)、半硬質(zhì)和硬質(zhì)PI泡沫塑料;按泡孔結(jié)構(gòu)可分為全開孔、全閉孔、同時含開孔閉孔的PI泡沫塑料;按密度可分為低發(fā)泡、中發(fā)泡和高發(fā)泡PI泡沫塑料。
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國外于上世紀(jì)60年代開始進(jìn)行聚酰亞胺泡沫的開發(fā),70年代聚酰亞胺泡沫被正式用于飛機(jī)上。美國海軍已把PI泡沫用作所有水面艦艇和潛艇的隔熱隔聲材料,INSPEC公司生產(chǎn)的SOLIMIDE泡沫已被超過15個國家制定用于海軍船舶的隔熱隔聲體系。
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目前,全球知名的聚酰亞胺泡沫生產(chǎn)企業(yè)有Inspec Foam公司、Monsanto公司、陶氏、杜邦等。
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21世紀(jì)以來,我國參與聚酰亞胺泡沫研究的單位數(shù)量明顯增長,行業(yè)技術(shù)取得了重大突破,自貢中天勝化工新材料科技有限公司、上海康達(dá)化工新材料集團(tuán)股份有限公司、青島海洋新材料科技有限公司、常州天晟新材料股份有限公司先后實現(xiàn)了規(guī)?;a(chǎn),推動我國聚酰亞胺泡沫行業(yè)逐漸由導(dǎo)入期步入成長期。國內(nèi)的聚酰亞胺泡沫研究起步較早,有著相對堅實的研究基礎(chǔ)。
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目前國內(nèi)的聚酰亞胺泡沫的主要生產(chǎn)企業(yè)有青島海洋、康達(dá)新材和天晟新材、自貢中天勝、青島海洋新材料等。其中中科院寧波材料所已搭建了聚酰亞胺微發(fā)泡粒子中試設(shè)備;青島海洋與康達(dá)新材聚酰亞胺產(chǎn)品通過了軍方測試。
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聚酰亞胺纖維
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聚酰亞胺纖維是一種重要的高性能纖維。其耐高溫聚酰亞胺纖維是目前使用溫度最高的有機(jī)合成纖維之一,可以在250~350℃使用,在耐光性、吸水性、耐熱性等方面與芳綸和聚苯硫醚纖維相比都更為優(yōu)越,高性能聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度比芳綸高出約1倍,是目前力學(xué)性能最好的有機(jī)合成纖維之一。
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隨著高新技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展,對PI制品理化性能的要求也越來越高,傳統(tǒng)PI材料在力學(xué)、熱學(xué)及光、電、磁等方面的性能已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代科技領(lǐng)域?qū)Σ牧系奶厥庖?。PI高性能纖維以其優(yōu)越的力學(xué)性能、耐熱穩(wěn)定性、耐輻照等特性將成為下一代高性能纖維的典型代表。
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目前國內(nèi)從事PI纖維產(chǎn)業(yè)的主要有江蘇奧神新材、長春高琦、科聚新材、江蘇先諾四家公司。其中長春高琦已成為我國聚酰亞胺研究、開發(fā)、生產(chǎn)的重要基地;江蘇先諾一款具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能有機(jī)纖維于2016年通過了科技成果鑒定,同時于2020年牽頭完成了《高強(qiáng)高模聚酰亞胺長絲》國家標(biāo)準(zhǔn)的制定。
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聚酰亞胺基復(fù)合材料
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聚酰亞胺樹脂基復(fù)合材料具備聚酰亞胺高耐熱性、優(yōu)異的力學(xué)性能、介電性能、耐溶劑性能等特點,是目前使用溫度最高的樹脂基復(fù)合材料。
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經(jīng)過近40年的發(fā)展,聚酰亞胺耐高溫樹脂基復(fù)合材料已經(jīng)發(fā)展出了四代復(fù)合材料,使用溫度不斷得到提升,目前最先進(jìn)的第四代聚酰亞胺樹脂基復(fù)合材料能夠在450℃下長時間使用。
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我國聚酰亞胺復(fù)合材料目前僅有第一代聚酰亞胺復(fù)合材料小批量應(yīng)用于發(fā)動機(jī)外涵道,遠(yuǎn)未形成完整的材料與工藝技術(shù)體系。
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目前國內(nèi)從事PI復(fù)合材料的主要為中航工業(yè)復(fù)合材料。
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光敏性聚酰亞胺(PSPI)
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光敏聚酰亞胺(PSPI)是一類在高分子鏈上兼有亞胺環(huán)以及光敏基因,集優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的機(jī)械性能、化學(xué)和感光性能的有機(jī)材料。
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光敏聚酰亞胺在電子領(lǐng)域主要有光刻膠及電子封裝兩大作用,在光敏聚酰亞胺中添加上增感劑、穩(wěn)定劑等就可以得到“聚酰亞胺光刻膠”。與傳統(tǒng)光刻膠相比,由于聚酰亞胺本身有著很好的介電性能,因此在使用時無需涂覆起工作介質(zhì)作用的光阻隔劑,可以大大縮短工序,提高生產(chǎn)效率。
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光敏性聚酰亞胺(PSPI)的生產(chǎn)技術(shù)主要由美國及日本企業(yè)所掌控,其中日本東麗是全球中正性PSPI產(chǎn)品市場化最成功的企業(yè)之一,其正性產(chǎn)品被應(yīng)用在微電子封裝、光電子封裝等多個領(lǐng)域。
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受限于生產(chǎn)技術(shù)落后,我國聚酰亞胺產(chǎn)業(yè)仍舊以薄膜等低端產(chǎn)品穩(wěn)住,光敏聚酰亞胺產(chǎn)量較少,市場需求依賴進(jìn)口。在《中國制造2025》政策支持下,我國工業(yè)、機(jī)械、電子等領(lǐng)域皆進(jìn)入國產(chǎn)替代階段,國內(nèi)企業(yè)對于PSPI不斷深入,部分企業(yè)已經(jīng)掌握生產(chǎn)技術(shù)。
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當(dāng)前,布局PSPI研發(fā)、生產(chǎn)的本土企業(yè)有瑞華泰、明士新材料、國風(fēng)塑業(yè)、鼎龍科技等,未來該領(lǐng)域國產(chǎn)替代空間較大。

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