聚酰亞胺
?聚酰亞胺是一種有機高分子材料，高性能塑料，其主鏈上含有酰亞胺環(huán)，具有綜合性能最佳的特點。聚酰亞胺已廣泛應(yīng)用于航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領(lǐng)域。聚酰亞胺因其在性能和合成方面的突出特點，被稱為是"解決問題的能手"，并認為"沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術(shù)"。聚酰亞胺的經(jīng)典代表是Kapton，它是通過吡羅酰二酸酐和4,4'-氧二苯胺的縮合反應(yīng)制得的。
?聚酰亞胺它的耐高溫性能非常出色，可以達到400℃以上，長期使用溫度范圍在-200～300℃之間。聚酰亞胺還具有高絕緣性能，介電常數(shù)為4.0，介電損耗僅為0.004～0.007，屬于F至H級別。根據(jù)重復(fù)單元的化學結(jié)構(gòu)，聚酰亞胺可以分為脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亞胺三種。根據(jù)鏈間相互作用力，可分為交聯(lián)型和非交聯(lián)型。
產(chǎn)品分類 編輯本段
縮聚型
縮聚型芳香族聚酰亞胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反應(yīng)而制得的。由于縮聚型聚酰亞胺的合成反應(yīng)是在諸如二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等高沸點質(zhì)子惰性的溶劑中進行的，而聚酰亞胺復(fù)合材料通常是采用預(yù)浸料成型工藝，這些高沸點質(zhì)子惰性的溶劑在預(yù)浸料制備過 程中很難揮發(fā)干凈，同時在聚酰胺酸環(huán)化（亞胺化）期間亦有揮發(fā)物放出，這就容易在復(fù)合材料制品中產(chǎn)生孔隙，難以得到高質(zhì)量、沒有孔隙的復(fù)合材料。因此縮聚型聚酰亞胺已較少用作復(fù)合材料的基體樹脂，主要用來制造聚酰亞胺薄膜和涂料。
加聚型
由于縮聚型聚酰亞胺具有如上所述的缺點，為克服這些缺點，相繼開發(fā)出了加聚型聚酰亞胺。獲得廣泛應(yīng)用的主要有聚雙馬來酰亞胺和降冰片烯基封端聚酰亞胺。通常這些樹脂都是端部帶有不飽和基團的低相對分子質(zhì)量聚酰亞胺，應(yīng)用時再通過不飽和端基進行聚合。
①聚雙馬來酰亞胺
聚雙馬來酰亞胺是由順丁烯二酸酐和芳 香族二胺縮聚而成的。它與聚酰亞胺相比，性能不差上下，但合成工藝簡單，后加工容易，成本低，可以方便地制成各種復(fù)合材料制品。但固化物較脆。
②降冰片烯基封端聚酰亞胺樹脂
其中最重要的是由NASA Lewis研究中心發(fā)展的一類PMR（for insitu polymerization of monomer reactants, 單體反應(yīng)物就地聚合）型聚酰亞胺樹脂。RMR型聚酰亞胺樹脂是將芳香族四羧酸的二烷基酯、芳香族二元胺和5-降冰片烯-2，3-二羧酸的單烷基酯等單體溶解在一種嘗基醇（例如甲醇或乙醇）中，為種溶液可直接用于浸漬纖維。
子類
聚酰亞胺是分子結(jié)構(gòu)含有酰亞胺基鏈節(jié)的芳雜環(huán)高分子化合物，英文名Polyimide(簡稱PI)，可分為均苯型PI，可溶性PI，聚酰胺-酰亞胺（PAI）和聚醚亞胺（PEI）四類。
性能特點 編輯本段
1、全芳香聚酰亞胺按熱重分析，其開始分解溫度一般都 在500℃左右。由均苯四甲酸二酐和對苯二胺合成的聚酰亞胺，熱分解溫度達600℃，是迄今聚合物中熱穩(wěn)定性最高的品種之一。
2、聚酰亞胺可耐極低溫，如在－269℃的液態(tài)氦中不會脆裂。
3、聚酰亞胺具有優(yōu)良的機械性能，未填充的塑料的抗張強度都在100Mpa以上，均苯型聚酰亞胺的薄膜（Kapton）為170Mpa以上，杭州塑盟特熱塑性聚酰亞胺（TPI）的沖擊強度高達261KJ/m2。而聯(lián)苯型聚酰亞胺（Upilex S）達到400Mpa。作為工程塑料，彈性模量通常為3－4Gpa，纖維可達到200Gpa，據(jù)理論計算，均苯四甲酸二酐和對苯二胺合成的纖維可達 500Gpa，僅次于碳纖維。
4、一些聚酰亞胺品種不溶于有機溶劑，對稀酸穩(wěn)定，一般的品種不大耐水解，這個看似缺點的性能卻使聚酰亞胺有別于其他高性能聚合物的一個很大的特點，即可以利用堿性水解回收原料二酐和二胺，例如對于Kapton薄膜，其回收率可達80%－90%。改變結(jié)構(gòu)也可以得到相當耐水解的品種，如經(jīng)得起120℃，500 小時水煮。
6、聚酰亞胺具有很高的耐輻照性能，其薄膜在5×109rad快電子輻照后強度保持率為90%。
7、聚酰亞胺具有良好的介電性能，介電常數(shù)為3.4左右，引入氟，或?qū)⒖諝饧{米尺寸分散在聚酰亞胺中，介電常數(shù)可以降到2.5左右。介電損耗為10-3，介電強度為100－300KV/mm，廣成熱塑性聚酰亞胺為300KV/mm，體積電阻為10∧17Ω·cm。這些性能在寬廣的溫度范圍和頻率范圍內(nèi)仍能保持在較高的水平。
8、聚酰亞胺是自熄性聚合物，發(fā)煙率低。
9、聚酰亞胺在極高的真空下放氣量很少。
10、聚酰亞胺無毒，可用來制造餐具和醫(yī)用器具，并經(jīng)得起數(shù)千次消毒。有一些聚酰亞胺還具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性實驗為非溶血性，體外細胞毒性實驗為無毒。
主要應(yīng)用 編輯本段
由于上述聚酰亞胺在性能和合成化學上的特點，在眾多的聚合物中，很難找到如聚酰亞胺這樣具有如此廣泛的應(yīng)用方面，而且在每一個方面都顯示了極為突出的性能。
1、薄膜：是聚酰亞胺最早的商品之一，用于電機的槽絕緣及電纜繞包材料。主要產(chǎn)品有杜邦Kapton,宇部興產(chǎn)的Upilex系列和鐘淵Apical。透明的聚酰亞胺薄膜可作為柔軟的太陽能電池底板。
2. 涂料：作為絕緣漆用于電磁線，或作為耐高溫涂料使用。
3.先進復(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。例如美國的超音速客機計劃所設(shè)計的速度為2.4M，飛行時表面溫度為177℃，要求使用壽命為60000h，據(jù)報道已確定50%的結(jié)構(gòu)材料為以熱塑型聚酰亞胺為基體樹脂的碳纖維增強復(fù)合材料，每架飛機的用量約為30t。
4.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。
5.泡沫塑料：用作耐高溫隔熱材料。
6. 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。廣成聚酰亞胺材料已開始應(yīng)用在壓縮機旋片、活塞環(huán)及特種泵密封等機械部件上。
7.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)。
8.分離膜：用于各種氣體對，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。也可作為滲透蒸發(fā)膜及超濾膜。由于聚酰亞胺耐熱和耐有機溶劑性能，在對有機氣體和液體的分離上具有特別重要的意義。
9.光刻膠：有負性膠和正性膠，分辨率可達亞微米級。與顏料或染料配合可用于彩色濾光膜，可大大簡化加工工序。
10. 在微電子器件中的應(yīng)用：用作介電層進行層間絕緣，作為緩沖層可以減少應(yīng)力、提高成品率。作為保護層可以減少環(huán)境對器件的影響，還可以對a-粒子起屏蔽作用，減少或消除器件的軟誤差（soft error）。
11. 液晶顯示用的取向排列劑：聚酰亞胺在TN-LCD、STN-LCD、TFT-LCD及未來的鐵電液晶顯示器的取向劑材料方面都占有十分重要的地位。
12. 電-光材料：用作無源或有源波導(dǎo)材料光學開關(guān)材料等，含氟的聚酰亞胺在通訊波長范圍內(nèi)為透明，以聚酰亞胺作為發(fā)色團的基體可提高材料的穩(wěn)定性。
13.濕敏材料：利用其吸濕線性膨脹的原理可以用來制作濕度傳感器。
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