高性能塑料薄膜制备方法及改性研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.09.022

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (9): 167-179.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.09.022

高性能塑料薄膜制备方法及改性研究进展

杨超永, 郭金强, 王富玉, 张玉霞()

北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048

收稿日期:2022-08-26 出版日期:2022-09-26 发布日期:2022-09-26
通讯作者: 张玉霞（1965—），女，副教授，从事高性能塑料薄膜、聚烯烃发泡材料及可生物降解塑料等相关研究工作，zhangyux@th.btbu.edu.cn
E-mail:zhangyux@th.btbu.edu.cn

Research progress in preparation and modification methods of high-performance plastic films

YANG Chaoyong, GUO Jinqiang, WANG Fuyu, ZHNAG Yuxia()

College of Chemistry and Material Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2022-08-26 Online:2022-09-26 Published:2022-09-26
Contact: ZHNAG Yuxia E-mail:zhangyux@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

概述了6种高性能树脂——聚醚醚酮（PEEK）、聚苯硫醚（PPS）、液晶聚合物（LCP）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚砜（PSF）和聚酰亚胺（PI）等的性能及应用，详细介绍了以这6种高性能树脂分别为原料制备高性能薄膜的方法（挤出吹塑法、挤出流延法、溶液流延法等）和改性方法，最后对不同高性能薄膜的应用进行了讨论和展望。

关键词: 聚醚醚酮, 聚苯硫醚, 液晶聚合物, 聚醚酰亚胺, 聚砜, 聚酰亚胺, 薄膜, 挤出吹塑, 挤出流延, 改性

Abstract:

This paper introduced the properties of six high⁃performance resins， including poly（ether ether ketone）（PEEK）， poly（phenylene sulfide）（PPS）， liquid crystal polymer（LCP）， poly（etherimide）（PEI）， polysulfone（PSF）， and polyimide （PI）. The preparation processes and modification methods of the films based on these six respective resins were discussed in detail， and their applications were prospected.

Key words: poly（ether ether ketone）, poly（phenylene sulfide）, liquid crystal polymer, poly（etherimide）, polysulfone, polyimide, film, extrusion blowing molding, extrusion casting, modification

中图分类号:

TQ322

杨超永, 郭金强, 王富玉, 张玉霞. 高性能塑料薄膜制备方法及改性研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(9): 167-179.

YANG Chaoyong, GUO Jinqiang, WANG Fuyu, ZHNAG Yuxia. Research progress in preparation and modification methods of high-performance plastic films[J]. China Plastics, 2022, 36(9): 167-179.

图/表 14

图1 拉伸比对PEEK薄膜拉伸强度的影响［6］（T=210 ℃， ν=2 mm/min）

Fig.1 Effect of stretching ratio on tensile strength of PEEK film［6］

材料	频率/GHz	屏蔽效能/dB	特定的电磁屏蔽效能/mm	厚度/mm	拉伸强度/MPa	$T 5 %$ /℃
PEEK/包裹MWCNT/GPPS1.0	8.2~12.4	~10.5	58.3	0.18	101	586
PEEK/包裹MWCNT/GPPS1.0	40	16.2	90.0	0.18	101	586
PEEK/包裹MWCNT	12.0~18.0	~55	~27.5	2	91	583
$F e 3 O 4$ @聚苯胺 /PI/PEEK	2.0~18.0	~10	5	2	11.17	300
PC/MWCNT	17.5	27.2	9	3	72	—

材料	频率/GHz	屏蔽效能/dB	特定的电磁屏蔽效能/mm	厚度/mm	拉伸强度/MPa	$T 5 %$ /℃
PEEK/包裹MWCNT/GPPS1.0	8.2~12.4	~10.5	58.3	0.18	101	586
PEEK/包裹MWCNT/GPPS1.0	40	16.2	90.0	0.18	101	586
PEEK/包裹MWCNT	12.0~18.0	~55	~27.5	2	91	583
$F e 3 O 4$ @聚苯胺 /PI/PEEK	2.0~18.0	~10	5	2	11.17	300
PC/MWCNT	17.5	27.2	9	3	72	—

表1 不同复合材料的电磁屏蔽效能、拉伸强度和T5 % ［7］

Tab.1 Average total electromagnetic shielding effectiveness， tensile strength and T5% of different composites［7］

表1 不同复合材料的电磁屏蔽效能、拉伸强度和T5 % ［7］

Tab.1 Average total electromagnetic shielding effectiveness， tensile strength and T5% of different composites［7］

图2 cPEEK和cPEEK⁃g⁃DVB电解质膜的甲醇渗透率与离子交换容量的关系［17］

Fig.2 Relationship between methanol permeability and ion exchange capacity of cPEEK and cPEEK⁃g⁃DVB electrolyte membranes［17］

项目		PPS	PI	PET
拉伸强度（纵向/横向）/ MPa		300/250	180/180	250/270
熔点/℃		285	不融化	265
热膨胀系数/ $× 10 - 7 ℃ - 1$		3	2	1.7
吸水率/%（湿度为75 %）		0.05	22	0.4
电阻/ $× 1018 Ω$		0.5	1	1
介电常数	1 kHz	3.0	3.5	3.3
	1 MHz	3.0	3.4	3.2
	1 GHz	3.0	—	3.1
介电损耗角正切	1 kHz	0.0006	0.003	0.002
	1 MHz	0.0018	0.01	0.01
	1 GHz	0.0015	—	0.01

项目		PPS	PI	PET
拉伸强度（纵向/横向）/ MPa		300/250	180/180	250/270
熔点/℃		285	不融化	265
热膨胀系数/ $× 10 - 7 ℃ - 1$		3	2	1.7
吸水率/%（湿度为75 %）		0.05	22	0.4
电阻/ $× 1018 Ω$		0.5	1	1
介电常数	1 kHz	3.0	3.5	3.3
	1 MHz	3.0	3.4	3.2
	1 GHz	3.0	—	3.1
介电损耗角正切	1 kHz	0.0006	0.003	0.002
	1 MHz	0.0018	0.01	0.01
	1 GHz	0.0015	—	0.01

表2 PPS、PI和PET薄膜的典型特性［29］

Tab.2 Typical properties of PPS， polyimide and polyester films［29］

表2 PPS、PI和PET薄膜的典型特性［29］

Tab.2 Typical properties of PPS， polyimide and polyester films［29］

图3 双泡管薄膜挤出［23］

Fig.3 Double bubble tubular film extrusion［23］

图4 等离子改性 PPS 薄膜与铜间的剥离强度与等离子暴露时间的关系［29］

Fig.4 Peel strength of copper metal/plasma⁃modified PPS film systems as functions of plasma exposure time［29］

图5 三向旋转模头共挤出双层薄膜［35］

Fig.5 Tri⁃rotating die provides two⁃layer coextrusion［35］

图6 LCP薄膜制备示意图［36］

Fig.6 Schematic drawing of LCP film preparation［36］

图7 通过摩擦和等离子体辐照的聚合物排列及液晶方向示意图［39］

Fig.7 Schematic illustration of polymer alignment and liquid crystal orientation by rubbing and plasma irradiation［39］

图8 铜与LCP薄膜之间的剥离强度和LCP的表面粗糙度与射频功率的关系［40］

Fig.8 Peel strength between copper and LCP films and surface roughness of LCP as a function of rf power［40］

图9 8~12 GHz频率范围内电磁屏蔽效能随填料含量的变化［55］

Fig.9 EMI shielding effectiveness variation with filler content ratio for a frequency range of 8~12 GHz［55］

图10 PVDF晶的取向类型示意图［61］

Fig.10 Schematics of the orientation types of PVDF crystals［61］

图11 制备PI超薄薄膜的吹塑工艺示意图［68］

Fig.11 Schematic diagram of the blowing process for the preparation of PI ultra⁃thin films［68］

性能	电击穿强度/MV $∙ m - 1$
性能	室温	150℃
未经处理的 PI	547	468
单面处理的PI	615	467
双面处理的PI	609	467

性能	电击穿强度/MV $∙ m - 1$
性能	室温	150℃
未经处理的 PI	547	468
单面处理的PI	615	467
双面处理的PI	609	467

表3 处理和未处理的 PI 薄膜在室温和150 ℃下的电击穿强度［77］

Tab.3 Electrical breakdown strength of treated and untreated PI films at room temperature and 150 ℃［77］

表3 处理和未处理的 PI 薄膜在室温和150 ℃下的电击穿强度［77］

Tab.3 Electrical breakdown strength of treated and untreated PI films at room temperature and 150 ℃［77］

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高性能塑料薄膜制备方法及改性研究进展

Research progress in preparation and modification methods of high-performance plastic films

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