耐高温耐低温,聚酰亚胺如何成为电子、航天领域的秘密武器?(上)

聚酰亚胺(PI),一种主链上含有酰亚胺环的高分子材料,以其卓越的综合性能脱颖而出。它不仅耐高温至400°C以上,更能在-200~300°C的范围内长期使用,且部分产品无明显熔点。此外,PI还具备高绝缘性,在103赫兹下的介电常数为4.0,介电损耗低至0.004~0.007,属于F至H级绝缘范畴。其刚性的芳杂环结构赋予了它出色的耐热性,Tg值可达350℃或更高。同时,薄膜形式的PI展现出优异的热稳定性、机械性能、耐溶剂性以及低介电常数,使其在信息、能源、医疗、国防等多个领域占据不可或缺的地位。

柔性OLED显示技术在智能手机中的普及,极大地推动了聚酰亚胺薄膜的研发与应用。科研人员正致力于开发出性能更出众、综合性能更强大且成本更低的PI薄膜,以满足日益增长的市场需求。聚酰亚胺的种类繁多,可根据其重复单元的化学结构分为脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亚胺,同时也可根据链间相互作用力分为交联型和非交联型。这种特种工程材料已在航空、航天、微电子、纳米技术、液晶显示、分离膜以及激光等领域得到广泛应用。自上世纪60年代起,各国便将聚酰亚胺列为21世纪最有前景的工程塑料之一。其卓越的性能和灵活的合成方式,使得聚酰亚胺在作为结构材料和功能性材料方面都展现出巨大的应用潜力,被誉为“解决问题的能手”,甚至有人断言,“没有聚酰亚胺,就不会有如今的微电子技术”。


聚酰亚胺POLIMIDE概览

一、聚酰亚胺PI的分类

聚酰亚胺(PI)是由含酰亚胺基链节[-C(O)-N(R)-C(O)-]构筑的芳杂环高分子化合物。这种材料凭借其出色的电绝缘性、耐辐照性以及机械性能等特点,在电子电气、通信、军事装备制造以及航空航天等多个领域中发挥着重要作用,被誉为“解决问题的能手”。特别是PI薄膜材料,被誉为“黄金薄膜”,因其优异的性能和广泛的应用领域而备受瞩目。作为最早被开发和应用的一种聚酰亚胺产品,PI薄膜在印制电路板、电子封装、层间介质以及显示面板等多个领域中均有着不可或缺的应用。

缩聚型聚酰亚胺是由芳香族二元胺与芳香族二酐、芳香族四羧酸或其酯类在高沸点非质子极性溶剂中反应制得。然而,其合成过程中产生的高沸点溶剂难以完全挥发,导致复合材料中易产生孔隙,影响质量。因此,缩聚型聚酰亚胺更常用于制造薄膜和涂料,而非复合材料基体。

为克服这些缺点,加聚型聚酰亚胺应运而生。其中,聚双马来酰亚胺因合成工艺简单、后加工易、成本低而受到青睐,但其固化物脆性较大。另一类重要的加聚型聚酰亚胺是降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂,特别是PMR型,可直接用于纤维浸渍,制备高性能复合材料。

此外,聚酰亚胺还可分为均苯型PI、可溶性PI、聚酰胺-酰亚胺(PAI)和聚醚亚胺(PEI)等类别,广泛应用于电子、航空航天等多个领域。

二、聚酰亚胺PI的特性

聚酰亚胺PI,作为一类高性能聚合物,具有出色的绝缘性、高温稳定性以及良好的机械性能。其独特的分子结构赋予了它优异的综合性能,使得它在电子、航空航天等多个领域中发挥着关键作用。此外,聚酰亚胺PI还具有优异的加工性能,能够满足不同应用场合的需求。

1、聚酰亚胺PI展现出卓越的热稳定性。经过热重分析,全芳香聚酰亚胺的起始分解温度通常约为500℃,而由均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺,其热分解温度更是高达600℃,成为目前聚合物中热稳定性最高的品种之一。

2、聚酰亚胺PI能够抵御极低温度,即使在-269℃的液态氦中也不会发生脆裂,显示出其出色的耐低温性能。

3、聚酰亚胺PI不仅具有出色的机械性能,其未填充的塑料抗张强度均超过100MPa,某些特殊类型的聚酰亚胺如均苯型聚酰亚胺薄膜(Kapton)的抗张强度更是高达170MPa以上。此外,热塑性聚酰亚胺(TPI)的冲击强度也达到了惊人的261kJ/m2。

4、聚酰亚胺PI在溶解度方面表现出独特的特性。某些品种在有机溶剂中不溶,但对稀酸稳定。虽然一般的聚酰亚胺品种不耐水解,但这一特性却为其回收原料提供了可能。例如,Kapton薄膜可以通过碱性水解回收高达80%-90%的原料二酐和二胺。

5、聚酰亚胺PI的溶解度谱相当宽泛。根据其结构的不同,某些品种几乎不溶于任何有机溶剂,而另一些则能溶于普通溶剂,如四氢呋喃、丙酮、氯仿以及甲苯和甲醇等。

6、在热膨胀系数方面,聚酰亚胺PI也展现出优异的表现。其热膨胀系数在2×10-5-3×10-5/℃之间,而热塑性聚酰亚胺和联苯型聚酰亚胺的热膨胀系数甚至更低,达到10-6/℃和10-7/℃。

7、聚酰亚胺PI具有出色的耐辐照性能。其薄膜在经历5×109rad的快电子辐照后,强度保持率仍高达90%,显示出优异的稳定性。

8、在介电性能方面,聚酰亚胺PI同样表现出色。其介电常数为3.4左右,通过引入氟或将空气纳米尺寸分散在聚酰亚胺中,介电常数可降低至2.5左右。同时,其介电损耗为10-3,介电强度为100-300kV/mm,体积电阻为1017Ω·cm,这些性能在宽泛的温度和频率范围内都能保持稳定。

9、聚酰亚胺PI还是一种自熄性聚合物,具有低发烟率的特点。此外,它在极高的真空下放气量也很少。

10、聚酰亚胺PI无毒且化学稳定性好,因此可用于制造餐具和医用器具。某些类型的聚酰亚胺还具有良好的生物相容性,例如在血液相容性实验中表现出非溶血性,体外细胞毒性实验中也显示无毒。


三、聚酰亚胺PI的合成途径

聚酰亚胺的合成路径多样,为其在各种应用中的灵活选择提供了可能,这一点在其他高分子材料中难以比拟。其合成过程如下所述:

聚酰亚胺主要基于二元酐和二元胺的单体进行合成。与众多杂环聚合物相比,这两种单体的原料来源广泛且合成相对简便。通过不同的二酐和二胺组合,可以获得具备不同性能的聚酰亚胺。

在合成过程中,聚酰亚胺可以通过二酐和二胺在极性溶剂中的低温缩聚反应,首先得到可溶的聚酰胺酸。经过成膜或纺丝后,再加热至约300℃进行脱水成环,从而转化为聚酰亚胺。另一种方法是在聚酰胺酸中加入乙酐和叔胺类催化剂,通过化学脱水环化反应,得到聚酰亚胺的溶液和粉末。

此外,二胺和二酐还可以在高沸点溶剂中直接加热缩聚,一步到位地获得聚酰亚胺。另外,通过四元酸的二元酯与二元胺的反应,或者先将聚酰胺酸转化为聚异酰亚胺,再进一步转化为聚酰亚胺,也可以制备出聚酰亚胺。这些多样化的合成路径为聚酰亚胺的加工和应用带来了极大的便利。


四、聚酰亚胺PI的卓越性能

(1)热稳定性:聚酰亚胺展现出卓越的耐低温与耐高温特性。对于芳香族聚酰亚胺,其分解温度通常超过500℃。特别是以联苯为主结构的二酐与对苯二胺聚合而成的聚酰亚胺,分解温度更是高达600℃以上,成为已知热稳定性最强的聚合物之一。实验证明,多数PI薄膜在加热时能保持固态,且可在300℃以上的高温环境中使用,甚至少数型号的PI能在380℃下连续工作数小时。同时,聚酰亚胺也展现出出色的耐低温性能,即便在-269℃的液氦中,其韧性依旧保持良好,不易脆断。此外,通过调整单体配比和工艺,可以进一步控制其热膨胀系数。

(2)力学性能:均苯类型的PI薄膜具有170 MPa以上的拉伸强度和3~4 GPa的拉伸模量,如杜邦公司的Kapton薄膜,其拉伸强度超过250 MPa。而联苯结构类型的PI薄膜则拥有更加有序的分子链排列,表现出高达400 MPa的拉伸强度,例如宇部公司的Upilex薄膜,其拉伸强度更是达到530 MPa。共聚类型的聚酰亚胺纤维在拉伸模量上仅略低于碳纤维,且在高温和低温环境下均能保持出色的耐磨减摩性和力学性能。

(3)电学性能:聚酰亚胺具有优异的绝缘性能,其体积电阻率通常达到1018 Ω·cm左右,非常适合作为微电子器件的封装阻隔材料使用。此外,聚酰亚胺还具备低介电常数和介电损耗,未改性的薄膜Dk值约为3.5,通过改性可进一步降低至2.0以下。在低频下,其介电损耗保持在0.001以下,且许多性能在宽阔的温度与频率范围内都能保持相对稳定。

(4)化学稳定性:聚酰亚胺薄膜在耐稀酸腐蚀、疏水性以及耐有机溶剂侵蚀方面表现出色,同时也能抵御耐油等化学物质。值得注意的是,一部分含氟聚酰亚胺和脂肪族聚酰亚胺能够溶解于丙酮、氯仿、四氢呋喃等常用溶剂中。然而,五元环结构的酰亚胺基团在强碱作用下容易发生水解,导致聚酰亚胺被腐蚀。这一特性也为其回收利用提供了可能,通过碱性水解,二胺和二酐单体的回收利用率可达到80%~90%。但需注意,聚酰亚胺不耐浓酸。

(5)透光度:由于聚酰亚胺存在电荷转移现象,PI薄膜表面通常呈现黄色。通过引入-CF3基团和脂肪二胺等强吸电子基团,可以改变二酸酐单体的结构,进而影响PI薄膜的颜色,因为这些措施能够减小电子间的电荷转移。

(6)其他性能:聚酰亚胺还展现出优异的耐辐射性,即便经过高强度辐射,其性能也基本保持稳定。


五、聚酰亚胺PI的广泛应用

聚酰亚胺因其独特的性能和灵活的合成化学,在众多聚合物中脱颖而出,展现出极为广泛的应用领域,且在每一个领域都展现出了卓越的性能。

1、薄膜应用:聚酰亚胺薄膜,特别是透明的那一类,被广泛用作太阳能电池的底板。此外,它还常用于电机的槽绝缘和电缆绕包材料。

2、涂料领域:聚酰亚胺可制成绝缘漆,用于电磁线,或作为耐高温涂料使用,保护表面免受高温和腐蚀的影响。

3、先进复合材料:在航天、航空及火箭制造中,聚酰亚胺是不可或缺的材料。其耐高温性能优越,甚至在某些情况下可与碳纤维相媲美。例如,美国超音速客机计划中所使用的结构材料中,有50%是以聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料。

4、纤维制品:聚酰亚胺纤维在高温介质及放射性物质过滤方面表现出色,同时也可用于制造防弹和防火织物,保障人员安全。

5、泡沫塑料:聚酰亚胺泡沫塑料因其耐高温特性,常被用作隔热材料,保护物体免受高温影响。

6、工程塑料:聚酰亚胺工程塑料具有优异的润滑、密封和绝缘性能,同时其结构材料的应用也日益广泛。例如,在压缩机旋片、活塞环及特种泵密封等机械部件上,广成聚酰亚胺材料已开始发挥其作用。

7、胶粘剂:聚酰亚胺胶粘剂具有高温结构胶的特性,可应用于电子元件的高绝缘灌封。

8、分离膜:聚酰亚胺分离膜在气体和液体的分离方面表现出色,特别是在对有机气体和液体的分离上,其耐热和耐有机溶剂的特性使其具有显著的优势。

9、光刻胶:聚酰亚胺光刻胶分为负性胶和正性胶,其分辨率可达亚微米级,与颜料或染料配合后还可用于彩色滤光膜的制造,简化加工工序。

10、微电子器件应用:聚酰亚胺在微电子器件中扮演着重要的角色,如作为介电层进行层间绝缘、缓冲层以减少应力并提高成品率等。同时,其保护层功能可减少环境对器件的影响,并对其a-粒子起屏蔽作用,降低或消除器件的软误差。

11、液晶显示取向排列剂:聚酰亚胺在液晶显示技术中占据着举足轻重的地位,无论是TN-LCD、STN-LCD还是TFT-LCD及未来的铁电液晶显示器,其取向剂材料都离不开聚酰亚胺。

12、电-光材料:聚酰亚胺可用作无源或有源波导材料及光学开关材料等。含氟的聚酰亚胺在通讯波长范围内保持透明性,同时以聚酰亚胺为发色团基体可提高材料的稳定性。

13、湿敏材料:聚酰亚胺的吸湿线性膨胀特性使其成为制作湿度传感器的理想材料。

六、聚酰亚胺PI的发展新方向

涵盖了轻薄、低温、低介电常数、透明、可溶以及低膨胀等多个方面。在低温合成聚酰亚胺PI方面,尽管PI通常需在高温下通过二胺与二酐的反应生成其预聚体聚酰胺酸(PAA)后进行酰亚胺化,但这一过程产生的挥发性副产物及储存与运输难题推动了低温合成研究的必要性。当前,改进方法包括一步法、分子设计以及添加低温固化剂等。

此外,聚酰亚胺PI薄膜的发展也向着轻薄均匀化的方向迈进。为满足下游应用对于轻质、薄型及高可靠性产品的需求,PI薄膜正不断向薄型化发展,对厚度均匀性、表面粗糙度等性能提出了更为严苛的要求。这不仅需要优化树脂的分子结构设计,还需不断提升薄膜成型技术。目前,PI薄膜的制备工艺主要包括浸渍法、流延法以及双轴定向法。特别值得一提的是,随着宇航、电子等工业对器件减重、减薄及功能化的追求,超薄化已成为PI薄膜发展的重要趋势。按照厚度划分,PI薄膜可分为超薄膜、常规薄膜、厚膜以及超厚膜,而制备超薄PI薄膜的方法则主要聚焦于可溶性PI树脂法和吹塑成型法。

可溶性聚酰亚胺树脂法:传统的聚酰亚胺PI往往是不溶且不熔的,因此,其薄膜制备通常依赖于可溶性前躯体聚酰胺酸PAA溶液。然而,通过采用含有大取代基、柔性基团或具有不对称和异构化结构的二酐或二胺单体进行聚合,可以制备出可溶性的PI树脂。这些取代基或不对称结构能有效降低PI分子链内外的强烈相互作用,从而增大分子间的自由体积,促进溶剂的渗透和溶解。与PAA树脂溶液制备PI薄膜的方法不同,此工艺直接合成高分子量有机可溶性PI树脂,并将其溶解于DMAc中,配置成适宜工艺黏度的PI溶液。随后,将此溶液流延至钢带上,经过固化、双向拉伸等步骤,最终制得PI薄膜。

吹塑成型法:吹塑成型是一种制备通用型聚合物薄膜的成熟技术,能够通过调整热空气流速度等参数来灵活控制薄膜厚度。与传统吹塑法制备聚合物薄膜不同,此工艺采用从上至下的吹塑成型方式。尽管该工艺在聚合物从溶液转变为气泡,以及气泡通过压辊形成薄膜的过程中存在挑战,但它可以直接使用商业化聚酰胺酸溶液或PI溶液进行薄膜制备,且能有效避免薄膜与其他基材的物理接触。此外,经过表面抛光处理的轧辊更易于实现均匀加热,从而制得具有高强度和高耐热稳定性的PI超薄膜。


方向3:低介电常数材料

随着集成电路行业向低维度、大规模甚至超大规模集成的发展趋势不断加速,电子元器件尺寸的缩小带来了新的挑战。当元件尺寸缩小到一定程度时,布线间的电感-电容效应显著增强,导线电流的相互影响导致信号迟滞现象愈发严重,进而影响了信号传输速度。而信号迟滞时间与层间绝缘材料的介电常数密切相关,成正比关系。为了满足高速度信号传输的需求,层间绝缘材料的介电常数被要求降低至2.0~2.5的范围内(常规PI的介电常数为3.0~3.5)。因此,在超大规模集成电路持续发展的背景下,降低层间材料的介电常数显得尤为重要,它是减小信号迟滞时间的关键手段。目前,降低PI薄膜介电常数的方法主要分为四类:一是通过氟原子掺杂来降低介电常数;二是利用无氟/含氟共聚物进行改性;三是引入含硅氧烷支链结构;四是制备多孔结构膜来降低介电常数。

1.氟原子掺杂:通过引入氟原子,可以降低聚酰亚胺分子的电子和离子极化率,从而有效降低介电常数。此外,氟原子还能破坏分子链的规整性,增加分子间的空间,进一步降低介电常数。

2.无氟/含氟共聚物:引入脂肪族共聚单元和脂环单元,能够降低介电常数。这些单元具有较低的摩尔极化率,同时破坏了分子链的平面性,抑制了传荷作用和紧密堆砌,从而降低了介电常数。另外,C-F键的偶极极化能力较小,且能增加分子间的空间位阻,因此引入C-F键也能有效降低介电常数。

3.含硅氧烷支链结构化:利用聚倍半硅氧烷(POSS)的笼型孔洞结构,通过表面化学修饰将其分散到聚酰亚胺基体中,可以形成具有孔隙结构的低介电常数复合薄膜。

4.多孔结构膜:通过在聚酰亚胺中引入大量均匀分散的孔洞结构,提高其中空气体积率,形成多孔泡沫材料,是获得低介电聚酰亚胺材料的另一种有效途径。目前,热降解法、化学溶剂法以及导入具有纳米孔洞结构的杂化材料等方法均可用于制备多孔聚酰亚胺材料。

要制备无色透明的聚酰亚胺,关键在于从分子层面减少CTC(颜色形成物)的生成。目前,常用的方法主要包括:1. 使用带有侧基或具有不对称结构的单体,这些单体的特性也会阻碍电子流动,进而减少共轭效应;2. 在聚酰亚胺的分子结构中引入含氟取代基,利用氟原子的强电负性来打断电子云的共轭,进而抑制CTC的形成;3. 选用脂环结构二酐或二胺单体,以降低聚酰亚胺分子中芳香结构组分的比例。


胶粘剂的组成

当前所使用的胶粘剂,通常为多种组分合成的树脂胶粘剂,单一组分的胶粘剂已难以满足实际需求。这些合成胶粘剂,通常由主剂与助剂两部分构成。其中,主剂又被称为基料或粘料,是胶粘剂中的核心成分。而助剂则种类繁多,包括固化剂、稀释剂、增塑剂等,它们各自发挥着独特的作用,如提高粘接强度、调节固化速度等。此外,根据实际需求和用途,胶粘剂中还可能加入阻燃剂、发泡剂等特殊成分,以满足特定的使用需求。

1.主剂

主剂作为胶粘剂的核心成分,不仅决定着胶粘剂的粘接性能,还是区分不同胶粘剂类型的关键标志。它通常由一种、两种,甚至三种高聚物精心构成,这些高聚物必须具备良好的粘附性和润湿性等特性。在实际应用中,常见的粘料包括:

1)天然高分子化合物,例如蛋白质、皮胶、鱼胶、松香、桃胶以及骨胶等。

2) 合成高分子化合物

合成高分子化合物是另一类重要的胶粘剂成分,它们包括热固性树脂如环氧树脂、酚醛树脂等,以及热塑性树脂如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇等。此外,还有弹性材料如丁腈胶、氯丁橡胶等,以及各种合成树脂与合成橡胶的混合体或经过特殊处理的产物。

2.助剂

助剂是胶粘剂中用于满足特定物理化学特性的辅助组分。它们包括固化剂,用于促进主体粘料形成网型或体型结构,增加胶层内聚强度;固化促进剂或催化剂,用于加速固化过程、降低反应温度;防老剂,以提高耐大气老化、热老化等性能;填料,用于赋予胶粘剂特定性质、降低成本;增韧剂,用于降低胶层刚性、增加韧性;以及稀释剂,用于改善工艺性、降低粘度并延长使用寿命等。

1)固化剂

固化剂,亦被称为硬化剂,是胶粘剂中的核心成分,它能够通过化学反应显著加速黏结物质的固化过程。固化剂与主体聚合物直接或借助催化剂进行反应,从而将固化剂分子引入树脂中,使原本呈热塑性的线型主体聚合物转变为结构坚韧且坚硬的体形网状结构。

由于不同的树脂和应用需求会选用不同类型的固化剂,因此加入的固化剂种类和数量会直接影响胶粘剂的工艺性能和使用特性。

2)增韧剂

增韧剂通过其活性基团积极参与到胶粘剂的固化反应中,并融入固化产物的分子链结构。若胶粘剂中未添加增韧剂,其固化后的性能将显得脆弱,容易开裂,从而降低实用性。而加入增韧剂的胶粘剂则展现出优异的抗冲击强度和抗剥离性。此外,不同类型的增韧剂还能在不同程度上降低胶粘剂的内应力和固化收缩率,进而提升其低温性能。常见的增韧剂包括聚酰胺树脂、合成橡胶、缩醛树脂以及聚砜树脂等。

3)稀释剂

稀释剂,亦被称为溶剂,在胶粘剂中扮演着重要角色。它能够有效降低胶粘剂的粘度,增强其浸润能力,进而改善工艺性能。此外,某些稀释剂还能抑制胶粘剂的活性,延长其使用期限。然而,若过量加入稀释剂,可能会损害胶粘剂的胶接强度、耐热性以及耐介质性能。在市场上,常见的稀释剂种类繁多,包括丙酮、漆料等,这些溶剂需与粘料具有良好的相容性。

4)填料

填料在胶黏剂中通常不参与化学反应,但其作用却不容忽视。通过添加填料,可以有效提高胶接接头的多项性能,如强度、抗冲击韧性、耐磨性、耐老化性以及硬度。同时,它还能提升胶黏剂的最高使用温度和耐热性,并有助于降低线膨胀系数、固化收缩率及成本。在市场上,常见的填料种类繁多,包括氧化铜、氧化镁、银粉、瓷粉、云母粉、石棉粉和滑石粉等。

5)改性剂

改性剂被引入胶黏剂中,旨在改善其某一特定性能,从而满足特定的使用需求。例如,为了增强胶接的强度,可能会加入偶联剂。同时,为了提升胶黏剂的其他性能,如防腐、防霉、阻燃和稳定性,还会加入相应的改性剂。


胶黏剂的种类

胶黏剂的种类繁多,其中较为常见的包括脲醛树脂胶黏剂、聚醋酸乙烯胶黏剂、聚丙烯酸树脂胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、热熔胶黏剂、环氧树脂胶黏剂以及合成胶黏剂等。

1、有机硅胶粘剂

有机硅胶粘剂,作为一种高性能的密封胶粘剂,展现出卓越的耐寒、耐热性能,同时具备出色的老化、防水、防潮能力。其伸缩疲劳强度高、永久变形小,且无毒环保。尽管近年来该胶粘剂在国内市场发展迅猛,但目前仍有一部分原料依赖进口。

2、聚氨酯胶粘剂

聚氨酯胶粘剂具备广泛的适用性,能够轻松粘接多种不同类型的材料。其独特之处在于,即使在低温或超低温环境下,也能确保所粘接材料的理化性质不受影响。正因如此,聚氨酯胶粘剂在制鞋、包装、汽车制造以及磁性记录材料等多个领域中发挥着至关重要的作用。

3、聚丙烯酸树脂

聚丙烯酸树脂在多个领域中发挥着重要作用。它常被用于生产压敏胶粘剂,这种胶粘剂在日常生活和工业生产中都有广泛的应用。此外,聚丙烯酸树脂还广泛应用于纺织和建筑领域。在建筑方面,它主要用于建筑工程的装饰、密封以及结构之间的粘接,发挥着不可或缺的作用。

4、热熔胶粘剂

热熔胶粘剂根据原料的不同,可以分为EVA热熔胶、聚酰胺热熔胶、聚酯热熔胶以及聚烯烃热熔胶等类型。在当前的国内市场中,EVA热熔胶是主要被生产和使用的类型。而聚烯烃系列胶粘剂,其关键原料包括乙烯系列、SBS以及SIS共聚体。

5、环氧树脂胶粘剂

环氧树脂胶粘剂具有出色的粘接性能,能够有效地将金属与众多非金属材料连接在一起。其应用广泛,涵盖建筑、汽车制造、电子电器以及日常家居用品等多个领域。

6、脲醛树脂、酚醛及三聚氰胺-甲醛胶粘剂

这类胶粘剂在木材加工行业中应用广泛,然而,使用后产生的甲醛释放量超出了国际标准。它们主要用于中密度纤维板、石膏板、胶合板以及刨花板的制造过程中。

7、合成胶粘剂

合成胶粘剂在多个领域都有广泛的应用,包括木材加工、建筑、装饰、汽车制造、制鞋、包装、纺织、电子以及印刷装订等。我国每年需进口近20万吨的合成胶粘剂,涵盖热熔胶粘剂、有机硅密封胶粘剂、聚丙烯酸胶粘剂、聚氨酯胶粘剂以及汽车专用的聚氯乙烯可塑胶粘剂等品种。同时,我们也向国外出口约2万吨的合成胶粘剂,以聚醋酸乙烯、聚乙烯酸缩甲醛和压敏胶粘剂为主。


用途细分

合成胶粘剂的多样应用

合成胶粘剂,这一在多个领域都发挥着关键作用的材料,其应用场景可谓纷繁复杂。在木材加工、建筑、装饰、汽车制造等多个行业中,合成胶粘剂都扮演着不可或缺的角色。此外,制鞋、包装、纺织、电子以及印刷装订等领域也对合成胶粘剂有着广泛的需求。同时,随着科技的不断进步,合成胶粘剂的应用场景还在不断扩展和深化。

1、密封胶粘剂的应用

密封胶粘剂在建筑领域中有着广泛的应用,特别是在门、窗及装配式房屋预制件的连接处,它们发挥着至关重要的作用。市场上,高档的密封胶粘剂主要采用有机硅及聚氨酯胶粘剂,而中档的则包括氯丁橡胶类胶粘剂和聚丙烯酸等。展望未来,有机硅胶粘剂和聚氨酯密封胶粘剂在建筑用胶粘剂市场上将占据主导地位,目前这两种胶粘剂已占据了约30%的市场份额。

2、建筑结构用胶粘剂

这类胶粘剂主要用于连接建筑的结构单元。在钢筋混凝土结构的外部进行修补,或者需要金属补强固定时,以及建筑现场施工中,环氧树脂系列胶粘剂通常是首选。

3、汽车用胶粘剂

汽车用胶粘剂可分为车体用、车内装饰用、挡风玻璃用以及车体底盘用四种类型。在我国,汽车用胶粘剂的年消耗量大约为4万吨,其中,聚氯乙烯可塑胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂和沥青系列胶粘剂的使用量位居前列。

4、包装用胶粘剂

包装用胶粘剂主要用于制作压敏胶带与压敏标签,这些胶粘剂能够粘合纸、塑料、金属等不同的包装材料。具体来说,纸的包装材料常使用的胶粘剂是聚醋酸乙烯乳液。而对于塑料与金属包装材料,则常用聚丙烯酸乳液、VAE乳液、聚氨酯胶粘剂以及氰基丙烯酸酯胶粘剂。

5、电子用胶粘剂

电子用胶粘剂的消耗量相对较小,每年不足1万吨,但其在集成电路及电子产品制造中扮演着不可或缺的角色。目前,环氧树脂、不饱和聚酯树脂以及有机硅胶粘剂是电子领域的主要胶粘剂。值得注意的是,我们能够自主供应5微米厚电子元件所需的封端胶粘剂,然而对于3微米厚的电子元件,目前仍需依赖进口胶粘剂。

6、制鞋用胶粘剂

制鞋行业每年消耗的胶粘剂量约为12.5万吨,其中氯丁橡胶类胶粘剂占据了大部分,年需求量达到11万吨。然而,由于氯丁橡胶类胶粘剂在生产过程中需要使用苯类溶剂,而苯类溶剂对人体健康有害,因此其发展受到了一定限制。为了满足制鞋行业的持续发展需求,聚氨酯系列胶粘剂正逐渐成为行业的新选择。