Jelajahi film polimer berkinerja tinggi seperti PPS, LCP, PI, dan PEI—manufaktur, properti, modifikasi, dan aplikasi dalam elektronik, kedirgantaraan, dan 5G.
Film PPS (Polifenilen Sulfida)
PPS adalah resin termoplastik dengan kerangka dasar yang mengandung gugus benzena sulfida. PPS dengan cepat berkembang menjadi salah satu plastik rekayasa dengan pertumbuhan tercepat berkat ketahanan panasnya yang tinggi, ketahanan api, creep minimal pada suhu tinggi, stabilitas dimensi, dan sifat mekaniknya yang sangat baik.
Film PPS menunjukkan stabilitas termal yang luar biasa, terutama dalam kondisi kelembapan dan tekanan tinggi. Sebagaimana ditunjukkan pada data di bawah ini, film PPS memiliki kekuatan tarik dan modulus yang sebanding dengan PET, tetapi tetap mempertahankan sifat mekanis yang sangat baik bahkan pada suhu kriogenik (-196°C). Selain itu, film PPS menawarkan fleksibilitas yang signifikan, menjadikannya bahan insulasi yang sesuai untuk aplikasi superkonduktor. Film PPS juga memiliki sifat listrik frekuensi tinggi yang luar biasa, dengan konstanta dielektrik yang stabil pada rentang suhu dan frekuensi yang luas, dan tangen rugi dielektriknya serendah PP.
Sifat khas film PPS, PI dan PET
| Barang |
|
PPS |
PI |
PELIHARAAN |
| Kekuatan tarik (longitudinal/transversal)/MPa |
300/250 |
180/180 |
250/270 |
| Titik lebur/℃ |
285 |
Tidak Meleleh |
265 |
| Ekspansi termal koefisien/x10-7℃-1 |
3 |
2 |
1.7 |
| Penyerapan air/% (kelembapan 75%) |
0,05 |
22 |
0.4 |
| Resistansi/x10Ω |
0,5 |
1 |
1 |
| Konstanta dielektrik |
1 kHz |
3.0 |
3.5 |
3.3 |
| 1 MHz |
3.0 |
3.4 |
3.2 |
| 1 GHz |
3.0 |
- |
3.1 |
| Tangen rugi dielektrik |
1 kHz |
0,0006 |
0,003 |
0,002 |
| 1 MHz |
0,0018 |
0,01 |
0,01 |
| 1 GHz |
0,0015 |
- |
0,01 |
1. Metode Persiapan Film PPS (1) Cetakan Tiup Ekstrusi
PPS mengkristal dengan cepat dan memiliki ketangguhan yang rendah, sehingga sulit diproses karena viskositas lelehnya yang tidak stabil. PPS rentan pecah selama proses cetak tiup ekstrusi. Para peneliti telah mengembangkan film PPS menggunakan metode cetak tiup ekstrusi gelembung tunggal dan gelembung ganda. Film ini menunjukkan kekuatan tarik dan modulus yang tinggi, meskipun perpanjangan putusnya lebih rendah untuk film gelembung ganda.
(2) Pengecoran Ekstrusi
Saat ini, satu-satunya proses industri untuk produksi film PPS melibatkan pengecoran ekstrusi yang diikuti oleh peregangan biaksial.
2. Modifikasi Film PPS (1) Modifikasi Pengisi
(2) Perawatan Plasma
3. Aplikasi Film PPS
Film PPS digunakan secara luas karena ketahanannya terhadap panas yang tinggi, sifat insulasi yang sangat baik, kinerja dielektrik yang luar biasa, ketahanan terhadap api, dan sifat mekanis yang unggul.
(1) Bahan Isolasi Listrik
Dibandingkan dengan film PET, film PPS menawarkan ketahanan panas, ketahanan tegangan, dan insulasi listrik yang unggul, sekaligus mempertahankan kekuatan mekanis pada suhu tinggi. Film ini ideal untuk digunakan pada motor listrik, baterai, kompresor putar, dan mesin putar berkecepatan tinggi lainnya untuk meningkatkan keandalan. Film PPS juga digunakan pada transformator daya tinggi yang membutuhkan miniaturisasi dan standar keselamatan yang ketat.
(2) Bahan Isolasi Kapasitor
Kapasitor film PPS memiliki rugi-rugi rendah dan resistansi seri ekuivalen (ESR) yang rendah, sehingga cocok untuk catu daya switching frekuensi tinggi dan arus tinggi. Serupa dengan kapasitor PP, kapasitor PPS memiliki daya serap air yang rendah dan ketahanan kimia yang sangat baik, sehingga memastikan kapasitansi yang stabil di lingkungan lembap.
Film LCP (Polimer Kristal Cair)
LCP adalah polimer keadaan antara antara kristal padat dan cairan, yang menawarkan sifat mekanik, stabilitas dimensi, kinerja listrik, ketahanan kimia, ketahanan api, ketahanan panas, dan koefisien ekspansi termal yang rendah. Film LCP sangat fleksibel dengan sifat dielektrik yang sangat baik, sehingga ideal untuk komunikasi 5G dan aplikasi LCD. Namun, tantangannya meliputi anisotropi yang tinggi, kontrol pemrosesan yang sulit, dan kecenderungan fibrilasi.
1. Metode Persiapan Film LCP (1) Pengecoran Ekstrusi
Film LCP yang diproduksi melalui pengecoran ekstrusi memiliki orientasi longitudinal yang signifikan, sehingga rentan robek pada arah transversal. Namun, film ini memiliki fleksibilitas dan kekakuan yang tinggi, sehingga cocok untuk laminasi berlapis tembaga (CCL).
(2) Cetakan Tiup Ekstrusi
Metode ini secara efektif mengatasi masalah anisotropi dalam film LCP dan saat ini merupakan proses industri yang paling matang untuk produksi film LCP.
2. Modifikasi Film LCP (1) Modifikasi Kimia Dengan menerapkan pelapisan tembaga tanpa listrik dengan KMnO4 sebagai zat pengotor, film LCP mencapai kekuatan adhesi maksimum 12,08 MPa pada waktu pengotor optimal 20 menit, melampaui nilai yang dilaporkan sebelumnya sebesar 8,0 MPa.
(2) Perawatan Plasma
3. Aplikasi film LCP
Film LCP memiliki karakteristik konstanta dielektrik dan kehilangan dielektrik yang rendah, dan banyak digunakan dalam komunikasi 5G, sirkuit cetak fleksibel, dan bidang lainnya.
Film PEI (Polieterimida)
PEI memiliki suhu dekomposisi yang luar biasa (530–550°C) dan ambang batas kerapuhan suhu rendah (-160°C), sehingga sangat tahan terhadap suhu ekstrem. Di antara plastik tanpa tulangan, PEI memiliki kekuatan tarik suhu ruang tertinggi dan ketahanan mulur yang sangat baik. PEI juga memiliki resistivitas volume yang sangat tinggi (>1×10¹⁷ Ω·cm) dan kekuatan tembus dielektrik 33–35 kV/mm, sehingga mempertahankan sifat dielektrik yang stabil pada rentang frekuensi dan suhu yang luas.
(1) Pengecoran Ekstrusi
(2) Pengecoran Solusi
2. Modifikasi Film PEI (1) Modifikasi Pengisi
(2) Modifikasi Penyambungan
(3) Modifikasi Radiasi UV
3. Aplikasi Film PEI Film PEI banyak digunakan dalam pelindung EMI, layar, dan sel bahan bakar karena ketahanan kimianya yang unggul, stabilitas suhu tinggi, serta sifat mekanik dan listriknya yang sangat baik.
Film PSF (Polisulfon)
PSF adalah resin termoplastik dengan gugus difenil sulfon dalam struktur molekulnya, menawarkan kekuatan tinggi, modulus tinggi, creep rendah, stabilitas termal yang sangat baik, dan ketahanan penuaan yang unggul. Sifat mekanisnya tetap terjaga bahkan pada suhu tinggi dan tetap fleksibel pada suhu -100°C. Selain itu, film PSF menunjukkan stabilitas dielektrik yang luar biasa pada rentang suhu dan frekuensi yang luas, sehingga ideal untuk kapasitor film tahan panas.
1. Metode Persiapan Film PSF (1) Pengecoran Solusi
Para peneliti telah mengembangkan film komposit PSF/MWCNT melalui pengecoran larutan, yang secara signifikan meningkatkan konduktivitas dengan kandungan MWCNT antara 0,05% dan 0,3%.
(2) Cetakan Tiup Ekstrusi
Penelitian telah meneliti lapisan film PSF/PVDF multilapis yang diproduksi melalui pencetakan tiup ko-ekstrusi penggandaan lapisan, dan mengidentifikasi orientasi kristal α yang lebih disukai pada lapisan PVDF relatif terhadap antarmuka PSF/PVDF.
2. Modifikasi Film PSF (1) Modifikasi Penyambungan
(2) Modifikasi Pengisi
3. Aplikasi Film PSF Film PSF banyak digunakan dalam sel bahan bakar dan kapasitor film karena sifat dielektrik, mekanik, dan kimianya yang unggul.
Film PI (Polimida)
PI adalah resin termoplastik dengan gugus imida sebagai tulang punggungnya, yang dikenal karena ketahanan panas, kekuatan mekanis, stabilitas dimensi, dan sifat insulasi listriknya yang luar biasa. PI memiliki aplikasi yang luas di bidang kedirgantaraan, elektronik, telekomunikasi, dan material komposit. Film PI berwarna kekuningan, transparan, dan mampu beroperasi dalam jangka panjang antara -269°C dan 280°C, dengan ketahanan panas jangka pendek hingga 400°C. Atribut-atribut ini membuat film PI sangat cocok untuk sirkuit cetak fleksibel, komunikasi 5G, dan layar LCD.
(1) Pengecoran Solusi
Para peneliti telah mengembangkan film PI melalui pengecoran larutan asam poliamat, pengeringan, peregangan, dan imidasi termal.
(2) Cetakan Tiup
Pusat Penelitian Langley NASA telah mengembangkan proses cetak tiup inovatif untuk film PI ultra-tipis, berbeda dari teknik cetak tiup konvensional. Proses cetak tiup ini, yang meniup dari atas ke bawah, telah menghasilkan prototipe perangkat yang berhasil memproduksi film PI ultra-tipis.
2. Modifikasi Film PI (1) Modifikasi Pengisi
Para peneliti telah memasukkan nanopartikel BaTiO3 ke dalam PI melalui polimerisasi in-situ, kemudian memproses film melalui pengecoran larutan.
(2) Perawatan Plasma
3. Aplikasi Film PI Karena ketahanannya terhadap suhu tinggi, stabilitas dimensi, dan sifat mekanis yang unggul, film PI digunakan dalam sel bahan bakar, sirkuit cetak fleksibel, layar LCD, komunikasi 5G, komponen isolasi, kabel, dan mikroelektronika.
