聚酰亚胺综述

高分子材料2一.聚酰亚胺的简介二.聚酰亚胺的合成三.聚酰亚胺的结构四.聚酰亚胺的性能五.聚酰亚胺的改性六.聚酰亚胺的应用3英文名：Polyimide简称：PI简述：聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。一.聚酰亚胺的简介二.聚酰亚胺的合成1.二元酐与二元胺两步法合成往芳香二酐溶液中加人芳香二胺时，在还没加二胺之前溶剂中微量的水会使部分酸酐水解生成相应的羧酸，羧酸的反应活性低，在室温左右不能与芳香二胺反应，从而使二酐与二胺不能等当量反应。在确保聚合体系真正无水无氧的情况下，加料顺序对生成聚酞胺酸的分子量并没有影响。二.聚酰亚胺的合成二.聚酰亚胺的合成2.二酐与二胺高温溶液一步合成法在高温溶液合成聚酰亚胺中，首先二胺与二酐单体聚合成聚酰胺酸，之后在高温下亚胺化。为了得到高分子量的聚酰亚胺，在最后亚胺化阶段就要不断地除去反应体系产生的水。高温溶液合成聚酰亚胺，发现所生成的聚酰亚胺产率接近100%。二.聚酰亚胺的合成3.熔融缩聚合成法熔融缩聚是将单体、催化剂和分子质量调节剂等投入反应器中，加热熔融并逐步形成高聚物的过程。二.聚酰亚胺的合成4.界面缩聚合成法二.聚酰亚胺的合成5.气相沉积合成法气相沉积法是在高温下将二酐和二胺以气流的形式输送到混炼机内进行混炼，由单体直接制成薄膜。因需要高温，控制有一定难度。三.聚酰亚胺的结构与性能1.二酐结构对聚酰亚胺耐热性的影响三.聚酰亚胺的结构与性能由表1序号1、2、3、4，5与6，7与8的热失重比较可看出其耐热性顺序如下：均酐＞单醚酐＞酮酐＞砜酐;单醚酐＞双醚酐这种顺序和二酐骨架结构所形成的低分子物的热分解温度有一定内在关系。由这些低分子物热分解温度(表2)可看出，其骨架结构所代表的热稳定性正好反映了由它组成的PI热稳定性顺序。三.聚酰亚胺的结构与性能2.二胺结构对PI耐热性的影响不同的二胺对PI耐热性的影响示于表3和表4。三.聚酰亚胺的结构与性能三.聚酰亚胺的结构与性能3.二胺异构体对聚酰亚胺耐热性的影响①对位二胺，无论与什么二酐反应，所得PI树脂的Tg、软化点最高，耐热性最好。而间位耐热性最差，其他异构体介于二者之间。②各种二胺所形成的PI，其耐热性顺序大致为：PPD＞DABP＞ODA≥MDA③各种二酐所形成的PI，其耐热性顺序大致为：6F＞BTDA＞ODPA④间苯二胺所形成的聚酰亚胺，其耐热性甚至比p,p'-二氨基二苯甲烷聚酰亚胺还高。三.聚酰亚胺的结构与性能4.交联密度对聚酰亚胺耐热性的影响①高温下进行长时间的后处理，使聚酰亚胺分子结构发生变化，发生2次化学转变生成分子间酰亚胺键，从而形成超分子结构。②引入一定量的多胺或多异氰酸酯来增加交联密度。例如LARC-160PI是BTDE、NE和PAPA的单体溶液经缩合所得产物，由于引入了多胺单体PAPA，因此其树脂的耐潮湿性、耐燃性和热老化性能均有一定程度的改善。三.聚酰亚胺的结构与性能5.共聚合对PI耐热性的影响将耐热性高的单体，如PMDA引入共聚物中可使PI耐热性提高。6.其他聚酞亚胺的化学结构,不仅赋于它较好的热稳定性,而且也使它有一定的可加工性,因此得到了较快的发展,已实现了工业化生产。四.聚酰亚胺的改性1．聚酰亚胺的改性方法1.1共聚型聚酰亚胺的合成改性使用多种二胺和二酐共缩聚成的可以调整体系中的软硬段比例,改变聚合物的某些性能,而加人某些特殊性能的嵌段后更能得到所需特殊性能的CPI,这就从分子角度创造了合成高性能聚酰亚胺材料的可能。主链改性主要是在聚酰亚胺单体上引人柔性基团、硅元素或液晶单元等。改性后的材料在加工流动性、柔韧性等性能上有所改善。1.2聚酰亚胺主链改性四.聚酰亚胺的改性1.3聚酰亚胺侧链改性1.4聚酰亚胺共混复合改性由于主链和侧链结构上的差异且聚集态结构不同,引人侧基后,聚酰亚胺的加工性和溶解性可得到改善,长侧链的力学性能要优于短侧链的聚合物。聚酰亚胺可与其他有机物或无机物共混复合，把不同材料的优异性能组合在一起,又具有了一些新的功能。四.聚酰亚胺的改性2．聚酰亚胺的改性材料2.1含硅聚酰亚胺材料在聚酰亚胺分子链段中加人硅氧烷可以得到含硅的聚酰亚胺材料。这是一种在主链上引人柔性基团来提高分子链柔性的方法。目前含硅聚酰亚胺的种类主要有二甲基硅氧烷聚酰亚胺、含硅酸盐的聚酰亚胺和聚硅氧烷聚酰亚胺三种。四.聚酰亚胺的改性2.2聚酰亚胺与无机纳米复合材料聚酰亚胺/氧化铝纳米复合材料聚酰亚胺/纳米二氧化硅复合薄膜常采用溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/氧化铝复合薄膜,引入的无机组分对聚酰亚胺基体的结构和分子链规整性都有影响。引人功能性侧基的方法有两种：一种是先合成含官能团的单体,再进一步聚合成侧链性聚酰亚胺；另一种是先合成已经亚胺化的且主链上带有活性基团的聚酰亚胺,再把一些功能性基团接到聚酰亚胺主链上。四.聚酰亚胺的改性聚酰亚胺/纳米二氧化硅复合材料合成路线五.聚酰亚胺的应用1.薄膜新型耐高温的工程塑料聚酰亚胺树脂薄膜有两大类:(1)以美国杜邦公司为代表的牌号为Kapton。(2)以日本宇部公司为代表BPDA/ODA(4,4′-二氨基二苯酰)聚酰亚胺薄膜。五.聚酰亚胺的应用五.聚酰亚胺的应用2.电子领域含氟聚酰亚胺用于耐热膜片胶具有优良的粘接性能,在260℃下将其热压法在铜箔上显示出优良的粘接状态五.聚酰亚胺的应用薄膜电热膜五.聚酰亚胺的应用3.模塑料五.聚酰亚胺的应用4.聚酰亚胺纤维聚酰亚胺纤维主要用于军用飞机和垃圾焚烧袋。