聚酰亞胺專題知識(shí)專業(yè)知識(shí)講座

聚酰亞胺概況發(fā)展簡史合成與應(yīng)用研究進(jìn)展分子結(jié)構(gòu)與性能目錄聚酰亞胺聚酰亞胺（PI）是一族聚合物的總稱,理論上它們可以由任何一種二酐和二胺,在一種適宜的溶劑里合成；分子特征為主鏈上含有酰亞胺環(huán)的一類聚合物，其中以含有酞酰亞胺結(jié)構(gòu)的聚合物最為重要。聚酰亞胺聚酰亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領(lǐng)域[1]。近來，各國都在將聚酰亞胺的研究、開發(fā)及利用列入21世紀(jì)最有希望的工程塑料之一。聚酰亞胺，因其在性能和合成方面的突出特點(diǎn)，不論是作為結(jié)構(gòu)材料或是作為功能性材料，其巨大的應(yīng)用前景已經(jīng)得到充分的認(rèn)識(shí)，被稱為是"解決問題的能手"（protionsolver），并認(rèn)為"沒有聚酰亞胺就不會(huì)有今天的微電子技術(shù)"[2]。聚酰亞胺樹脂聚酰亞胺樹脂是一種用途廣泛的特殊的高分子材料。它具有優(yōu)良的物理機(jī)械特性，如耐高溫和耐低溫性能，較高的拉伸強(qiáng)度，較低的線性膨脹系數(shù)，適宜的彈性模量，極小的熱收縮率，良好的自潤滑性和很強(qiáng)的抗輻射能力。它同時(shí)具有優(yōu)良的電氣與化學(xué)穩(wěn)定性。可將聚酰亞胺樹脂制成模塑粉、薄膜、漆料、發(fā)泡材料、中空管等，廣泛用于工程塑料，航空，航天，電工、電子，環(huán)境保護(hù)，新能源，醫(yī)學(xué)和信息記錄及其影像技術(shù)與材料等諸多領(lǐng)域[1-4]。其中，用量最大的產(chǎn)品是薄膜。發(fā)展簡史聚酰亞胺的發(fā)展簡史[3-7]聚酰亞胺的分子結(jié)構(gòu)在主鏈重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中含酰亞胺集團(tuán)，芳環(huán)中的碳和氧以雙鍵相連，芳雜環(huán)產(chǎn)生共軛效應(yīng)，這些都能增強(qiáng)主鍵鍵能和分子間作用力結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系聚酰亞胺的性能聚酰亞胺的性能缺點(diǎn)：熔點(diǎn)太高，不溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，加工流動(dòng)性不佳，易水解，吸水性較高及膨脹系數(shù)大等聚酰亞胺的合成與應(yīng)用聚酰亞胺（PI）是一族聚合物的總稱,理論上它們可以由任何一種二酐和二胺,在一種適宜的溶劑里合成；分子特征為主鏈上含有酰亞胺環(huán)的一類聚合物，其中以含有酞酰亞胺結(jié)構(gòu)的聚合物最為重要。聚酰亞胺主要是由二酐類（Dianhydride）及二胺類（Diamne）為原料，進(jìn)行縮合聚合后形成聚酰胺酸膠液（PAAVarnish），再涂布成為薄膜，后經(jīng)高溫（300℃）后固化（又稱為亞胺化，或稱環(huán)化，或熟化）脫水，而形成PI高分子。

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纖維：彈性模量僅次于碳纖維，作為高溫介質(zhì)及放射性物質(zhì)的過濾材料和防彈、防火織物。先進(jìn)復(fù)合材料：用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高溫的結(jié)構(gòu)材料之一

涂料：作為絕緣漆用于電磁線，或作為耐高溫涂料使用聚酰亞胺應(yīng)用薄膜：是聚酰亞胺最早的商品之一，用于電機(jī)的槽絕緣及電纜繞包材料。

泡沫塑料：用作耐高溫隔熱材料。

分離膜：用于各種氣體對(duì)，如氫/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分離，從空氣烴類原料氣及醇類中脫除水分

膠粘劑：用作高溫結(jié)構(gòu)膠。廣成聚酰亞胺膠粘劑作為電子元件高絕緣灌封料已生產(chǎn)

工程塑料：有熱固性也有熱塑型，熱塑型可以模壓成型也可以用注射成型或傳遞模塑。主要用于自潤滑、密封、絕緣及結(jié)構(gòu)材料。聚酰亞胺應(yīng)用聚酰亞胺研究進(jìn)展1、國外進(jìn)展早在20世紀(jì)60年代美國杜邦公司就開始了聚酰亞胺纖維相關(guān)研究工作，但限于當(dāng)時(shí)整體聚酰亞胺發(fā)展技術(shù)水平與纖維制備方面的實(shí)際困難，杜邦公司并沒有將聚酰亞胺纖維推向產(chǎn)業(yè)化2、20世紀(jì)60、70年代，一般采用兩步法工藝制備聚酰亞胺纖維，主要以美國和日本為主，當(dāng)時(shí)還僅僅處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，得到的纖維強(qiáng)度和模量都比較低未見產(chǎn)業(yè)化[8-9]。3、前蘇聯(lián)在20世紀(jì)70年代就開始相關(guān)方面的研究，但纖維產(chǎn)品都僅限于軍用方面及航空航天中的輕質(zhì)電纜護(hù)套、耐高溫特種編織電纜等。并對(duì)我國實(shí)施進(jìn)口封鎖。前些年俄羅斯已有高性能聚酰亞胺纖維的研究報(bào)道和應(yīng)用實(shí)例，由于保密原因未見任何有關(guān)纖維的商品出售或商品牌號(hào)的報(bào)道4、直到20世紀(jì)90年代隨著高科技領(lǐng)域發(fā)展的迫切需要特別是航空航天領(lǐng)域的巨大需求以及聚酰亞胺合成技術(shù)的改進(jìn)和纖維紡絲工藝的發(fā)展，聚酰亞胺纖維的生產(chǎn)成本有所下降，其研究在世界范圍內(nèi)又重新活躍起來[10].聚酰亞胺的研究進(jìn)展

20世紀(jì)末俄羅斯更報(bào)道了生產(chǎn)出強(qiáng)度達(dá)到Kevlar49纖維2倍的高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維，其力學(xué)性能可以與碳纖維T7媲美而質(zhì)量則比碳纖維減輕了20%對(duì)航空航天技術(shù)發(fā)展意義重大。由于生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品成本的原因，世界上聚酰亞胺纖維一直發(fā)展比較緩慢，沒有較大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。這也是因?yàn)榉枷阕寰埘０防w維已基本能夠滿足許多領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芾w維的使用要求。對(duì)于耐熱性、強(qiáng)度和模量更高的纖維，并非是許多工業(yè)領(lǐng)域的急需材料，加之聚酰亞胺纖維成本太高和數(shù)量太少也是阻礙其發(fā)展的主要原因。聚酰亞胺的發(fā)展方向雖然聚酰亞胺樹脂已得到了大量應(yīng)用,但因?yàn)樗诨瘜W(xué)合成和性能上具有顯著的獨(dú)特性,其發(fā)展?jié)摿θ院芫薮?應(yīng)用前景也非常廣闊。今后聚酰亞胺的發(fā)展方向可歸納為以下幾個(gè)方面[8-10]:(1)作為結(jié)構(gòu)材料需要更高的耐熱性,更高的機(jī)械強(qiáng)度和更好的韌性(2)作為微電子材料需要更高的純度,更好的介電性能與抗輻射性能;(3)提高應(yīng)用過程中耐濕熱性能及使用壽命;(4)改善加工工藝,尋求新的成型方法與固化工藝;(5)降低成本,擴(kuò)大用途。參考文獻(xiàn)[1]吳國光.聚酰亞胺及其薄膜的制造與應(yīng)用[J].信息記錄材料，2010,11(5):47-53.[2]李敏,張佐光,仲偉虹,等.聚酰亞胺樹脂研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2000,17(4),47-53.[3]李玉芳.聚酰亞胺樹脂的生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)展[J].化工文摘，2009(4),17-21.[4]YinDX，LiYF，ShaoY，etal.Synthesisandcharacteriza-tionofsolublepolyimidesbasedontrifluoromethylatedaromaticdianhydrideandsubstitutionaldiaminetriphenyl-methanes[J].JournalofFluorineChemistry，2005，126（5）：819-823.[5]TsaiMH，WhangWT.Lowdielectricpolyimide/poly（sil