PPS, LCP, PI, PEI와 같은 고성능 폴리머 필름을 살펴보세요. 전자, 항공우주, 5G 분야에서의 제조, 특성, 변형 및 응용 분야에 대해 알아보세요.
PPS(폴리페닐렌 설파이드) 필름
PPS는 벤젠 설파이드기를 포함하는 주쇄를 가진 열가소성 수지입니다. 높은 내열성, 난연성, 고온 크리프 발생 최소화, 치수 안정성, 그리고 우수한 기계적 물성 덕분에 가장 빠르게 성장하는 엔지니어링 플라스틱 중 하나로 급부상했습니다.
PPS 필름은 특히 높은 습도 및 응력 조건에서 뛰어난 열 안정성을 보입니다. 아래 데이터에서 볼 수 있듯이, PPS 필름은 PET와 유사한 인장 강도와 탄성률을 가지면서도 극저온(-196°C)에서도 우수한 기계적 특성을 유지합니다. 또한, 뛰어난 유연성을 제공하여 초전도 응용 분야에 적합한 절연 소재입니다. PPS 필름은 또한 광범위한 온도 및 주파수에서 안정적인 유전율을 보이는 탁월한 고주파 전기적 특성을 가지고 있으며, 유전 손실 탄젠트는 PP만큼 낮습니다.
PPS, PI 및 PET 필름의 일반적인 특성
| 목 |
|
조달청 |
파이 |
애완 동물 |
| 인장강도(세로/횡)/MPa |
300/250 |
180/180 |
250/270 |
| 녹는점/℃ |
285 |
녹지 않음 |
265 |
| 열팽창 계수/x10-7℃-1 |
3 |
2 |
1.7 |
| 수분 흡수율/% (습도는 75%) |
0.05 |
22 |
0.4 |
| 저항/x10Ω |
0.5 |
1 |
1 |
| 유전율 |
1kHz |
3.0 |
3.5 |
3.3 |
| 1MHz |
3.0 |
3.4 |
3.2 |
| 1GHz |
3.0 |
- |
3.1 |
| 유전 손실 탄젠트 |
1kHz |
0.0006 |
0.003 |
0.002 |
| 1MHz |
0.0018 |
0.01 |
0.01 |
| 1GHz |
0.0015 |
- |
0.01 |
1. PPS 필름 제조 방법 (1) 압출 블로우 성형
PPS는 결정화가 빠르고 인성이 낮아 용융 점도가 불안정하여 가공이 어렵습니다. 또한 압출 블로우 성형 중 파단되기 쉽습니다. 연구진은 단일 기포 및 이중 기포 압출 블로우 성형법을 모두 사용하여 PPS 필름을 개발했습니다. 이 필름은 높은 인장 강도와 탄성률을 나타내지만, 이중 기포 필름의 파단 신율은 낮습니다.
(2) 압출주조
현재 PPS 필름 생산을 위한 유일하게 산업화된 공정은 압출 주조에 이어 이축 연신을 하는 방식입니다.
2. PPS 필름 개질 (1) 필러 수정
(2) 플라즈마 처리
3. PPS 필름 적용 분야
PPS 필름은 높은 내열성, 우수한 절연성, 뛰어난 유전 성능, 난연성, 우수한 기계적 특성으로 인해 널리 사용됩니다.
(1) 전기절연재료
PPS 필름은 PET 필름에 비해 우수한 내열성, 내전압성, 전기 절연성을 제공하는 동시에 고온에서도 기계적 강도를 유지합니다. 전기 모터, 배터리, 회전 압축기 및 기타 고속 회전 기계의 신뢰성 향상에 이상적입니다. PPS 필름은 소형화 및 엄격한 안전 기준이 요구되는 고전력 변압기에도 사용됩니다.
(2) 커패시터 절연 재료
PPS 필름 커패시터는 손실이 적고 등가 직렬 저항(ESR)이 낮아 고주파, 고전류 스위칭 전원 공급 장치에 적합합니다. PP 커패시터와 마찬가지로 PPS 커패시터는 흡습성이 낮고 내화학성이 우수하여 습한 환경에서도 안정적인 정전용량을 보장합니다.
LCP(액정폴리머) 필름
LCP는 고체 결정과 액체의 중간 상태인 고분자로, 우수한 기계적 물성, 치수 안정성, 전기적 성능, 내화학성, 난연성, 내열성, 그리고 낮은 열팽창 계수를 제공합니다. LCP 필름은 뛰어난 유전 특성을 지닌 매우 유연한 특성을 지녀 5G 통신 및 LCD 응용 분야에 이상적입니다. 그러나 높은 이방성, 어려운 가공 제어, 그리고 피브릴화 경향 등의 문제점이 있습니다.
1. LCP 필름 제조 방법 (1) 압출주조
압출 주조 방식으로 생산된 LCP 필름은 상당한 길이 방향 배향을 가지고 있어 가로 방향으로 찢어지기 쉽습니다. 그러나 높은 유연성과 강성을 가지고 있어 구리박막적층판(CCL)에 적합합니다.
(2) 압출 블로우 성형
이 방법은 LCP 필름의 이방성 문제를 효과적으로 해결하며, 현재 LCP 필름 생산을 위한 가장 성숙한 산업 공정입니다.
2. LCP 필름 개질 (1) 화학적 개질 KMnO4를 에칭제로 사용하여 무전해 구리 도금을 실시함으로써 LCP 필름은 최적 에칭 시간인 20분에서 최대 접착 강도인 12.08MPa를 달성하여 기존에 보고된 값인 8.0MPa를 넘어섰습니다.
(2) 플라즈마 처리
3. LCP 필름의 적용
LCP 필름은 유전율과 유전 손실이 낮은 특성을 가지고 있어 5G 통신, 유연 인쇄 회로 등 분야에 널리 사용됩니다.
PEI(폴리에테르이미드) 필름
PEI는 뛰어난 분해 온도(530~550°C)와 저온 취화 한계(-160°C)를 가지고 있어 극한 온도에 대한 내성이 매우 뛰어납니다. 비강화 플라스틱 중에서는 상온 인장 강도가 가장 높고 크리프 저항성이 우수합니다. 또한 매우 높은 체적 저항률(>1×10¹⁷ Ω·cm)과 33~35 kV/mm의 절연 파괴 강도를 자랑하며, 넓은 주파수 및 온도 범위에서 안정적인 유전 특성을 유지합니다.
(1) 압출주조
(2) 솔루션 캐스팅
2. PEI 필름 개질 (1) 필러 수정
(2) 접목 변형
(3) 자외선 복사 수정
3. PEI 필름 적용 PEI 필름은 뛰어난 내화학성, 고온 안정성, 우수한 기계적 및 전기적 특성으로 인해 EMI 차폐, 디스플레이, 연료 전지에 널리 사용됩니다.
PSF(폴리설폰) 필름
PSF는 분자 구조에 디페닐 설폰기를 갖는 열가소성 수지로서, 고강도, 고탄성률, 낮은 크리프, 우수한 열 안정성, 그리고 탁월한 내노화성을 제공합니다. 고온에서도 기계적 물성을 유지하며 -100°C에서도 유연성을 유지합니다. 또한, PSF 필름은 넓은 온도 및 주파수 범위에서 뛰어난 유전 안정성을 나타내므로 내열 필름 커패시터에 이상적입니다.
1. PSF 필름 제조 방법 (1) 솔루션 캐스팅
연구진은 용액 주조를 통해 PSF/MWCNT 복합 필름을 개발했으며, MWCNT 함량을 0.05%~0.3%로 높여 전도도를 크게 향상시켰습니다.
(2) 압출 블로우 성형
연구에서는 층 증식 공압출 블로우 성형을 통해 생산된 다층 PSF/PVDF 필름을 조사하여 PSF/PVDF 계면에 비해 PVDF 층에서 선호하는 α-결정 방향을 식별했습니다.
2. PSF 필름 개질 (1) 접목 변형
(2) 필러 수정
3. PSF 필름 적용 PSF 필름은 뛰어난 유전적, 기계적, 화학적 특성으로 인해 연료 전지와 필름 커패시터에 널리 사용됩니다.
PI(폴리이미드) 필름
PI는 주쇄에 이미드기를 갖는 열가소성 수지로, 뛰어난 내열성, 기계적 강도, 치수 안정성 및 전기 절연성으로 잘 알려져 있습니다. 항공우주, 전자, 통신 및 복합 재료 분야에서 광범위하게 활용되고 있습니다. PI 필름은 황색을 띠고 투명하며 -269°C에서 280°C 사이의 장기 작동이 가능하고, 단기 내열성은 최대 400°C입니다. 이러한 특성 덕분에 PI 필름은 연성 인쇄 회로, 5G 통신 및 LCD 디스플레이에 특히 적합합니다.
(1) 솔루션 캐스팅
연구자들은 폴리아믹산 용액 주조, 건조, 스트레칭, 열 이미드화를 통해 PI 필름을 개발했습니다.
(2) 블로우 몰딩
NASA 랭글리 연구 센터는 기존의 블로우 성형 기술과는 다른 초박형 PI 필름을 위한 새로운 블로우 성형 공정을 개발했습니다. 위에서 아래로 블로우 성형하는 이 공정을 통해 초박형 PI 필름을 생산하는 시제품 장치가 성공적으로 개발되었습니다.
2. PI 필름 개질 (1) 필러 수정
연구진은 현장 중합을 통해 BaTiO3 나노입자를 PI에 통합한 다음 용액 주조를 통해 필름을 가공했습니다.
(2) 플라즈마 처리
3. PI 필름 적용 분야 PI 필름은 뛰어난 고온 내구성, 치수 안정성, 기계적 특성 덕분에 연료 전지, 유연 인쇄 회로, LCD 디스플레이, 5G 통신, 절연 부품, 배선, 마이크로 전자공학에 사용됩니다.
