IEC 60674-3-42022 电工塑料薄膜第3部分单项材料规范活页4电绝缘用聚酰亚胺薄膜标准立项发展报告

电工塑料薄膜第3部分：单项材料规范活页4：电绝缘用聚酰亚胺薄膜标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PlasticFilmsforElectricalPurposes–Part3:SpecificationsforIndividualMaterials–Sheets4:PolyimideFilmsUsedforElectricalInsulation摘要随着电力电子技术、新能源汽车、航空航天及高端装备制造等领域的迅猛发展，对高性能电绝缘材料的需求持续攀升。聚酰亚胺薄膜凭借其优异的耐高温性能、卓越的机械强度、突出的电气绝缘特性及良好的化学稳定性，已成为上述高技术领域不可或缺的关键基础材料。为统一全球范围内电绝缘用聚酰亚胺薄膜的产品规格、性能指标和试验方法，国际电工委员会（IEC）制定了IEC60674-3-4:2022《电工塑料薄膜第3部分：单项材料规范活页4：电绝缘用聚酰亚胺薄膜》标准。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制依据、主要内容及其技术指标体系，深入分析了标准的适用范围、分类方法、性能要求与试验方法，并对标准的技术先进性及行业应用价值进行了系统评估。报告指出，该标准的发布实施有效填补了电绝缘用聚酰亚胺薄膜国际标准领域的空白，为全球产业链上下游企业的产品研发、质量控制和国际贸易提供了统一的技术依据。本报告亦对该标准的主要参编单位进行了详细介绍，并对标准未来发展方向提出了展望。关键词：聚酰亚胺薄膜；电绝缘材料；IEC标准；材料规范；性能试验；标准化Keywords:PolyimideFilm;ElectricalInsulationMaterial;IECStandard;MaterialSpecification;PerformanceTesting;Standardization一、引言1.1研究背景聚酰亚胺（Polyimide，简称PI）是一类主链上含有酰亚胺环结构的芳杂环高分子化合物，自20世纪60年代由美国杜邦公司率先实现商业化生产以来，历经数十年的技术演进，已发展成为综合性能最为优异的特种工程塑料之一。聚酰亚胺薄膜（PolyimideFilm）作为其最重要的一种产品形态，长期工作温度范围可达-269℃至260℃，短期耐受温度甚至可至400℃以上，同时兼具优异的电气绝缘性能、力学性能、耐辐射性能和尺寸稳定性，被广泛应用于电机绝缘、变压器匝间绝缘、柔性印制电路板基材、航空航天线缆绕包、轨道交通牵引电机绝缘系统以及新能源汽车驱动电机绝缘槽衬等关键领域。在全球碳中和与能源转型的大背景下，新能源汽车产业的高速增长和高压驱动电机技术的不断突破，对电绝缘用聚酰亚胺薄膜提出了更高的性能要求和技术规范需求。与此同时，国际贸易的全球化发展也迫切需要一套统一、公正、科学的技术标准来规范和引领聚酰亚胺薄膜产品的全球市场流通。然而，在IEC60674-3-4:2022发布之前，电绝缘用聚酰亚胺薄膜的各类技术指标分散于不同国家的国家标准或企业标准中，缺乏统一的国际层面的规范文件，导致产品互换性差、贸易壁垒突出、质量争议频发。1.2标准立项的意义IEC60674-3-4:2022标准的制定与发布，是国际电绝缘材料标准化工作的一项里程碑式的成果。该标准首次在IEC层面系统地确立了电绝缘用聚酰亚胺薄膜的材料分类体系、尺寸规格要求、性能指标限值和对应的试验方法，为全球制造商、检测机构、用户单位及相关科研机构提供了一个共同遵从的技术平台。其发布实施将有助于：消除国际贸易中的技术壁垒，促进全球聚酰亚胺薄膜市场的健康有序发展；提高产品质量的一致性和可靠性，保障电气设备的安全稳定运行；引导企业技术进步和产业升级，推动高性能聚酰亚胺薄膜材料的研发与应用深化。二、标准概况2.1标准基本信息IEC60674-3-4:2022《电工塑料薄膜第3部分：单项材料规范活页4：电绝缘用聚酰亚胺薄膜》由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）发布，发布日期为2022年6月22日，标准状态为现行有效，使用语言为英语和法语。该标准属于IEC60674系列标准框架下的一个单项材料规范活页，分类上归属于塑料和橡胶绝缘材料领域。IEC60674系列标准是电工用塑料薄膜的系列标准框架，其总体结构包含多个部分。其中，第1部分规定了电工用塑料薄膜的定义、分类和一般要求；第2部分规定了试验方法；第3部分则针对各种单项材料分别制定具体的材料规范（以活页形式逐一发布）。IEC60674-3-4:2022正是第3部分中对电绝缘用聚酰亚胺薄膜这一特定材料所设立的单项规范。2.2标准的版本沿革与编制过程本标准的编制过程遵循IEC标准制定的规范程序，历经提案（NP）阶段、工作组草案（WD）阶段、委员会草案（CD）阶段、国际标准草案（DIS）阶段、最终国际标准草案（FDIS）阶段等多个环节，由IEC下属的TC15（固体电绝缘材料技术委员会）归口管理，具体由WG2工作组负责起草。来自中国、美国、德国、日本、韩国、法国等多个成员国的专家参与了标准的讨论和起草工作。标准在编制过程中充分考虑了当前全球聚酰亚胺薄膜行业的先进技术水平和市场实际需求，同时兼顾了发展中国家和新兴经济体在该领域的技术现状，力求在技术先进性和全球适用性之间取得平衡。三、标准主要内容3.1范围与适用领域IEC60674-3-4:2022标准明确规定了电绝缘用聚酰亚胺薄膜的材料分类、尺寸偏差、性能要求和相应的试验方法。该标准适用于由芳香族二酐和芳香族二胺经缩聚反应制得、再经流延或双轴拉伸工艺成型的聚酰亚胺薄膜，其厚度通常为7.5μm至200μm（具体厚度范围以标准正文规定为准）。产品主要用于电气设备的绝缘结构，包括但不限于：电机槽绝缘和相间绝缘、变压器层间绝缘和匝间绝缘、电缆绕包绝缘、柔性覆铜板的绝缘基膜等。标准不适用于以下情况：聚酰亚胺薄膜用于非电气绝缘用途的（如热控材料、包装材料等）；经表面改性或复合处理后的聚酰亚胺薄膜产品（除非产品标准另行规定）；含填料的聚酰亚胺薄膜（除非标准中另行分类）。3.2材料分类标准根据聚酰亚胺薄膜的化学结构特征、热等级和制造工艺的不同，将电绝缘用聚酰亚胺薄膜划分为若干类型。分类的核心维度主要包括：-按化学结构分类：区分标准型聚酰亚胺薄膜和改性与共聚型聚酰亚胺薄膜，后者通常通过引入柔性链段或功能性基团来改善某些特定性能，如降低吸湿率或提高粘接性；-按热等级分类：依据UL温度指数或长期耐热性试验结果，将薄膜划分为不同耐热等级（如155级、180级、200级、220级及以上）；-按表面特征分类：区分光面膜和粗糙面（电晕处理或化学处理）薄膜，粗糙面薄膜通常用于需要提高层间粘接力的场合。3.3尺寸及偏差要求标准对聚酰亚胺薄膜的厚度、宽度、长度及其允许偏差作出了明确规定。其中厚度偏差是衡量薄膜制造精度的重要技术指标，标准按公称厚度的不同范围设置了差异化的允许偏差限值。一般而言，对于标称厚度不大于25μm的薄膜，其厚度偏差控制在±10%以内；对于标称厚度大于25μm的薄膜，其厚度偏差要求更为严格。薄膜的宽度偏差、卷长偏差以及接头数量等也均在标准中给出了明确限值。3.4性能要求标准对电绝缘用聚酰亚胺薄膜的各类性能指标提出了系统性的技术要求，主要涵盖以下几个方面：（1）物理力学性能-拉伸强度：标准规定了薄膜在纵向（MD）和横向（TD）两个方向上的拉伸强度最低限值，其典型值通常不低于100MPa（具体依据厚度而定）；-断裂伸长率：规定了薄膜纵向和横向的断裂伸长率最低要求，典型值不低于30%；-撕裂强度：采用埃莱门多夫法测定，规定了最低限值；-密度：一般要求在1.40～1.46g/cm³范围内。（2）电气绝缘性能-电气强度：这是电绝缘材料最核心的性能指标之一。标准规定了在特定电极系统和试验条件下的击穿电压/电气强度最低限值，对聚酰亚胺薄膜而言，其典型电气强度通常在200kV/mm以上；-相对电容率（介电常数）和介质损耗因数（介电损耗角正切）：在规定频率（如50Hz、1kHz、1MHz）条件下给出了限值要求，其中相对电容率一般要求在3.0～4.0之间，介质损耗因数一般要求不大于0.01；-体积电阻率：规定了在常态条件下的最低体积电阻率，通常不低于1.0×10¹⁵Ω·cm。（3）热性能-长期耐热性：通过温度指数（TemperatureIndex，简称TI）来评价，规定了在20000小时寿命条件下的最低温度指数要求；-收缩率：规定了在规定温度条件下热处理后的尺寸收缩率限值，通常要求在0.5%以内（具体依据温度和测试条件而定）；-玻璃化转变温度（Tg）：一般要求在360℃以上。（4）化学性能-吸水率：规定了在规定条件下浸水后的吸水率最大限值，聚酰亚胺薄膜的吸水率一般要求不超过2.5%～3.0%（依据产品类型而定）；-耐化学介质性：规定了在特定化学试剂中浸泡后的性能保持率要求。3.5试验方法标准对上述各项性能指标的规定均对应引用了IEC60674-2（电工塑料薄膜试验方法）中的标准试验程序。同时，部分需要特别规定的试验条件（如特定温度下的电气强度测试、特定频率下的介电性能测试等）在标准的相应条款中予以了详细说明。标准强调，所有试验应在标准大气条件（温度23℃±2℃，相对湿度50%±5%）下进行，试样需按标准规定进行状态调节。3.6检验规则标准对出厂检验、型式检验的检验项目、抽样方案和合格判定准则作出了规定。出厂检验项目一般包括外观、尺寸偏差、拉伸强度、断裂伸长率及电气强度等关键指标；型式检验则涵盖了标准中规定的全部性能指标，在出现以下情况时应进行型式检验：新产品定型鉴定、正式生产后原材料或工艺发生重大变更、长期停产后恢复生产、国家质量监督机构提出要求等。四、标准的技术特点与行业价值4.1技术先进性IEC60674-3-4:2022标准相较于此前各国各自制定的聚酰亚胺薄膜相关标准，体现出了显著的技术先进性和综合性。首先，该标准系统性地整合了电绝缘用聚酰亚胺薄膜在电气、物理、力学、热学和化学等多维度的性能指标体系，形成了一个完整的技术规范框架。其次，标准充分反映了近年来聚酰亚胺薄膜在制备工艺和性能改良方面取得的技术进步——例如对于共聚型薄膜、低吸湿型薄膜等新型产品的分类和规范，为新型材料的市场推广和工程应用提供了标准依据。再次，标准在技术指标限值的设定上参考了全球主要制造商的产品实测数据，既有严格的性能门槛要求，又避免了过于苛刻而脱离产业实际。4.2行业应用价值从行业应用角度而言，IEC60674-3-4:2022标准的发布实施具有多方面的积极意义：-促进国际贸易便利化：在IEC框架下实现标准统一，有助于消除各国在聚酰亚胺薄膜产品技术要求上的差异，降低贸易摩擦和合规成本；-保障电气设备安全可靠：标准中规定的严格电气性能指标要求，从源头上保障了采用该薄膜材料制造电机、变压器等电气设备的绝缘可靠性，对防止绝缘击穿、短路等重大安全事故具有重要意义；-引导行业技术进步：标准对高性能指标的明确要求为生产企业指明了技术攻关方向，有利于推动行业从低端同质化竞争向高附加值产品差异化竞争转变；-服务新兴产业发展：在新能源汽车、航空航天、5G通信等战略性新兴产业快速发展的当下，该标准为产业链上游材料配套提供了规范指引，支撑了新兴产业的健康有序发展。4.3与国内标准的衔接在IEC60674-3-4:2022发布之前，我国已建立了较为完善的聚酰亚胺薄膜标准体系，主要包括GB/T13542.3《电气用塑料薄膜第3部分：聚酰亚胺薄膜》等国家标准以及JB/T2726等机械行业标准。IEC60674-3-4:2022的发布为国内标准的修订和更新提供了重要的国际参照。我国相关标准化技术委员会（如全国绝缘材料标准化技术委员会，SAC/TC51）将密切关注该国际标准的实施情况，适时推动国内标准的对标修订工作，以保持国内标准与国际标准的技术协调一致性。五、主要参与单位介绍IEC60674-3-4:2022标准的制定汇聚了全球多个国家和地区的技术专家力量，其中来自中国的标准化技术机构和企业代表在标准的编制过程中发挥了重要的建设性作用。全国绝缘材料标准化技术委员会（SAC/TC51）是我国对口IEC/TC15的国内技术归口单位，在IEC60674-3-4:2022的编制过程中组织国内相关企事业单位深度参与了标准草案的研讨和意见反馈工作。该委员会秘书处设在中国机械工业集团有限公司下属的桂林电器科学研究院有限公司。桂林电器科学研究院有限公司是国内绝缘材料领域权威的综合性科研院所，长期从事电气绝缘材料的研发、检测和标准化工作，建有国家绝缘材料产品质量监督检验中心，是我国绝缘材料行业标准体系的重要支撑力量。国内聚酰亚胺薄膜行业的龙头制造企业——桂林国际电线电缆集团有限责任公司的全资子公司桂林金格电工电子材料科技有限公司作为国内主要的电工聚酰亚胺薄膜制造商之一，在标准编制期间为国际专家提供了大量翔实的材料性能实测数据和工程应用经验，为完善标准技术指标、合理设定性能限值提供了有利的数据支撑。此外，国内另一家重要的聚酰亚胺薄膜生产商溧阳华晶电子材料有限公司也在标准研讨中积极贡献了其在薄膜制备工艺和产品一致性控制方面的实践经验。在国际方面，美国杜邦公司（DuPont）、日本钟渊化学工业株式会社（KanekaCorporation）、日本东丽株式会社（TorayIndustries,Inc.）、韩国SKCInc.等全球主要聚酰亚胺薄膜制造商均派出技术专家参与了标准的技术研讨，在标准的技术指标设定和试验方法选择方面贡献了重要的工业界视角。这些企业不仅提供了丰富的产品性能数据，而且在标准的可行性和可操作性方面提出了许多建设性意见，确保了标准既能反映当前行业最高技术水平，又能在实际生产中有效落实。六、结论与展望6.1结论IEC60674-3-4:2022《电工塑料薄膜第3部分：单项材料规范活页4：电绝缘用聚酰亚胺薄膜》是国际电工委员会在电绝缘用聚酰亚胺薄膜领域发布的首个专项国际标准，填补了该领域的标准空白。该标准在系统整合全球主要制造企业技术数据和用户需求的基础上，构建了一套涵盖材料分类、尺寸规格、物理力学性能、电气绝缘性能、热性能、化学性能及相应试验方法的完整技术规范体系。标准的发布实施对于统一全球电绝缘用聚酰亚胺薄膜的技术要求、促进国际贸易便利化、保障电气设备运行安全、引导行业技术进步均具有重要意义。6.2展望展望未来，随着新能源汽车驱动电机向更高电压等级（800V及以上）方向持续演进，以及航空航天、轨道交通等高端装备领域对轻量化、高可靠绝缘解决方案的迫切需求，电绝缘用聚酰亚胺薄膜的技术标准也将面临持续的修订和升级需求。未来的标准发展可能呈现以下趋势：-更高电压等级适配：随着高压电驱系统的普及，标准中对电气强度、局部放电起始电压等指标的要求可能进一步提升，并可能新增针对高压工况的专项试验方法；-超薄化与高性能化：电子产品轻薄化趋势推动聚酰亚胺薄膜向更薄规格方向发展，标准需要不断拓展厚度规格的覆盖范围并相应完善偏差要求；-功能化产品规范：低吸湿型、高导热型、阻燃型等功能化聚酰亚胺薄膜产品的不断涌现，将推动标准体系的横向拓展，未来可能以新增活页或独立标准的形式予以规范；-与材料基因组和数字化技术融合：随着材料数字化研发和智能制造技术的普及，未来标准可能引入基于大数据和机器学习的材料性能预测与质量控制方法，推动标准化工作向数字化、智能化方向转型升级。可以预见，在IEC这一权威国际标准化平台的持续推动下，电绝缘用聚酰亚胺薄膜标准体系将不断完善和丰富，更好地服务于全球电气电子产业的技术进步与可持续发展。参考文献[1]IEC60674-3-4:2022,Plasticfilmsforelect