高分子高分子材料材料 2一一. .聚酰亚胺的简介聚酰亚胺的简介二二. .聚酰亚胺的合成聚酰亚胺的合成三三. .聚酰亚胺的结构聚酰亚胺的结构四四. .聚酰亚胺的性能聚酰亚胺的性能五五. .聚酰亚胺的改性聚酰亚胺的改性六六. .聚酰亚胺的应用聚酰亚胺的应用 3英文名：英文名：Polyimide简简 称：称：PI 简简 述：述：聚酰亚胺是指聚酰亚胺是指主链上含有酰主链上含有酰亚胺环的一类亚胺环的一类聚合物，其中聚合物，其中以含有酞酰亚以含有酞酰亚胺结构的聚合胺结构的聚合物最为重要物最为重要 一一. .聚酰亚胺的简介聚酰亚胺的简介 二二.聚酰亚胺的合成聚酰亚胺的合成1.二元酐与二元胺两步法合成二元酐与二元胺两步法合成 往芳香二往芳香二酐溶液中加人芳香二胺溶液中加人芳香二胺时，，在在还没加二胺之前溶没加二胺之前溶剂中微量的水会使中微量的水会使部分酸部分酸酐水解生成相水解生成相应的的羧酸，酸，羧酸的酸的反反应活性低，在室温左右不能与芳香二活性低，在室温左右不能与芳香二胺反胺反应，从而使二，从而使二酐与二胺不能等当量与二胺不能等当量反反应在确保聚合体系真正无水无氧的。
在确保聚合体系真正无水无氧的情况下，加料情况下，加料顺序序对生成聚生成聚酞胺酸的分胺酸的分子量并没有影响子量并没有影响 二二.聚酰亚胺的合成聚酰亚胺的合成 二二.聚酰亚胺的合成聚酰亚胺的合成2.二酐与二胺高温溶液一步合成法二酐与二胺高温溶液一步合成法在高温溶液合成聚在高温溶液合成聚酰亚胺中，首先二胺与二胺中，首先二胺与二酐单体聚合成聚体聚合成聚酰胺酸，之胺酸，之后在高温下后在高温下亚胺化为了了得到高分子量的聚得到高分子量的聚酰亚胺，胺，在最后在最后亚胺化胺化阶段就要不段就要不断地除去反断地除去反应体系体系产生的生的水高温溶液合成聚水高温溶液合成聚酰亚胺，胺，发现所生成的聚所生成的聚酰亚胺胺产率接近率接近100%100% 二二.聚酰亚胺的合成聚酰亚胺的合成3.熔融缩聚合成法熔融缩聚合成法 熔融缩聚是熔融缩聚是将单体、催化将单体、催化剂和分子质量剂和分子质量调节剂等投入调节剂等投入反应器中，加反应器中，加热熔融并逐步热熔融并逐步形成高聚物的形成高聚物的过程 二二.聚酰亚胺的合成聚酰亚胺的合成4.界面缩聚合成法界面缩聚合成法 二二.聚酰亚胺的合成聚酰亚胺的合成5.气相沉积合成法气相沉积合成法 气气相相沉沉积法法是是在在高高温温下下将将二二酐和和二二胺胺以以气气流流的的形形式式输送送到到混混炼机机内内进行行混混炼，，由由单体体直直接接制制成成薄薄膜膜。
因因需需要要高高温温，，控控制制有一定有一定难度 三三. .聚酰亚胺的结构与性能聚酰亚胺的结构与性能1 1. 二酐结构对聚酰亚胺耐热性的影二酐结构对聚酰亚胺耐热性的影响响 三三. .聚酰亚胺的结构与性能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 这种顺序和二酐骨这种顺序和二酐骨架结构所形成的低分子架结构所形成的低分子物的热分解温度有一定物的热分解温度有一定内在关系由这些低分内在关系由这些低分子物热分解温度子物热分解温度( (表表2)2)可看出，其骨架结构所可看出，其骨架结构所代表的热稳定性正好反代表的热稳定性正好反映了由它组成的映了由它组成的PIPI热稳热稳定性顺序定性顺序 三三. .聚酰亚胺的结构与性能聚酰亚胺的结构与性能2 2. 二胺结构对二胺结构对PIPI耐热性的影响耐热性的影响不同的二胺不同的二胺对PIPI耐耐热性的影响示于表性的影响示于表3 3和表和表4 4 三三. .聚酰亚胺的结构与性能聚酰亚胺的结构与性能 三三. .聚酰亚胺的结构与性能聚酰亚胺的结构与性能 3 3. 二胺异构体对聚酰亚胺耐热性的影响二胺异构体对聚酰亚胺耐热性的影响①①对位二胺，无位二胺，无论与什么二与什么二酐反反应，所得，所得PIPI树脂脂的的TgTg、、软化点最高，耐化点最高，耐热性最好。
而性最好而间位耐位耐热性最差，其他异构体介于二者之性最差，其他异构体介于二者之间②②各种二胺所形成的各种二胺所形成的PIPI，其耐，其耐热性性顺序大致序大致为：：PPDPPD＞＞DABPDABP＞＞ODA≥MDAODA≥MDA③③各种二各种二酐所形成的所形成的PIPI，其耐，其耐热性性顺序大致序大致为：：6F6F＞＞BTDABTDA＞＞ODPAODPA④④间苯二胺所形成的聚苯二胺所形成的聚酰亚胺，其耐胺，其耐热性甚至性甚至比比p,p'-p,p'-二氨基二苯甲二氨基二苯甲烷聚聚酰亚胺胺还高 三三. .聚酰亚胺的结构与性能聚酰亚胺的结构与性能4 4. 交联密度对聚酰亚胺耐热性的影响交联密度对聚酰亚胺耐热性的影响①①高温下高温下进行行长时间的后的后处理，使聚理，使聚酰亚胺分子胺分子结构构发生生变化，化，发生生2 2次化学次化学转变生生成分子成分子间酰亚胺胺键，从而形成超分子，从而形成超分子结构②②引入一定量的多胺或多异引入一定量的多胺或多异氰酸酸酯来增加来增加交交联密度例如密度例如LARC-160PILARC-160PI是是BTDEBTDE、、NENE和和PAPAPAPA的的单体溶液体溶液经缩合所得合所得产物，由于引物，由于引入了多胺入了多胺单体体PAPAPAPA，因此其，因此其树脂的耐潮湿脂的耐潮湿性、耐燃性和性、耐燃性和热老化性能均有一定程度的老化性能均有一定程度的改善。
改善 三三. .聚酰亚胺的结构与性能聚酰亚胺的结构与性能5 5. 共聚合对共聚合对PIPI耐热性的影响耐热性的影响将耐将耐热性高的性高的单体，如体，如PMDAPMDA引入共聚物中可引入共聚物中可使使PIPI耐耐热性提高6 6. 其他其他 聚聚酞亚胺的化学胺的化学结构构, ,不不仅赋于它于它较好的好的热稳定性定性, ,而且也使它有一定的可加工性而且也使它有一定的可加工性, ,因此得到了因此得到了较快的快的发展展, ,已已实现了工了工业化生化生产 四四. .聚酰亚胺的改性聚酰亚胺的改性1 1．聚酰亚胺的改性方法．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使用多种二胺和二酐共共缩聚成的可以聚成的可以调整体系中整体系中的的软硬段比例硬段比例, ,改改变聚合物的某些性能聚合物的某些性能, ,而加人某些特而加人某些特殊性能的嵌段后更能得到所需特殊性能的殊性能的嵌段后更能得到所需特殊性能的CPI,CPI,这就从就从分子角度分子角度创造了合成高性能聚造了合成高性能聚酰亚胺材料的可能胺材料的可能 主主链改性主要是在聚改性主要是在聚酰亚胺胺单体上引人柔性基体上引人柔性基团、硅元素或液晶、硅元素或液晶单元等。
改性后的材料在加工元等改性后的材料在加工流流动性、柔性、柔韧性等性能上有所改善性等性能上有所改善1.2 聚酰亚胺主链改性 四四. .聚酰亚胺的改性聚酰亚胺的改性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由于主链和和侧链结构上的差异且聚集构上的差异且聚集态结构不同构不同, ,引人引人侧基后基后, ,聚聚酰亚胺的加工性和胺的加工性和溶解性可得到改善溶解性可得到改善, ,长侧链的力学性能要的力学性能要优于短于短侧链的聚合物的聚合物聚聚酰亚胺可与其他有机物或无机物共胺可与其他有机物或无机物共混复合，把不同材料的混复合，把不同材料的优异性能异性能组合在合在一起一起, ,又具有了一些新的功能又具有了一些新的功能 四四. .聚酰亚胺的改性聚酰亚胺的改性2 2．．聚酰亚胺的改性材料聚酰亚胺的改性材料2.1 2.1 含硅聚酰亚胺材料含硅聚酰亚胺材料 在聚在聚酰亚胺分子胺分子链段中加人硅氧段中加人硅氧烷可以得到含硅的聚可以得到含硅的聚酰亚胺材料这是一种在主是一种在主链上引人柔性基上引人柔性基团来提高来提高分子分子链柔性的方法目前含硅聚柔性的方法。
目前含硅聚酰亚胺的种胺的种类主要有二甲基硅氧主要有二甲基硅氧烷聚聚酰亚胺、含硅酸胺、含硅酸盐的聚的聚酰亚胺和聚硅氧胺和聚硅氧烷聚聚酰亚胺三种 四四. .聚酰亚胺的改性聚酰亚胺的改性2.2 2.2 聚酰亚胺与无机纳米复合材料聚酰亚胺与无机纳米复合材料聚聚酰亚胺胺/ /氧化氧化铝纳米复合材料米复合材料聚聚酰亚胺胺/ /纳米二氧化硅复合薄膜米二氧化硅复合薄膜 常采用溶胶常采用溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺凝胶法制备聚酰亚胺/氧化铝复合氧化铝复合薄膜薄膜,引入的无机组分对聚酰亚胺基体的结构和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成含官能团的单体, ,再进一步聚合成侧链性聚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上带有活性基团的聚酰亚胺, ,再把一些功能性再把一些功能性基团接到聚酰亚胺主链上基团接到聚酰亚胺主链上 四四. .聚酰亚胺的改性聚酰亚胺的改性聚酰亚胺聚酰亚胺/纳米二氧化硅复合材料合成路线纳米二氧化硅复合材料合成路线 五五. .聚酰亚胺的应用聚酰亚胺的应用1. 1. 薄膜薄膜新型耐高温的工程塑新型耐高温的工程塑料聚料聚酰亚胺胺树脂薄膜有脂薄膜有两大两大类: :(1)(1)以美国杜邦公司以美国杜邦公司为代表的牌号代表的牌号为KaptonKapton。
2)(2)以日本宇部公司以日本宇部公司为代表代表BPDA/ODA(4,4BPDA/ODA(4,4′′- -二氨基二苯二氨基二苯酰) )聚聚酰亚胺薄膜 五五. .聚酰亚胺的应用聚酰亚胺的应用 五五. .聚酰亚胺的应用聚酰亚胺的应用2. 2. 电子领域电子领域含氟聚含氟聚酰亚胺用于耐胺用于耐热膜膜片胶具有片胶具有优良的粘接性能良的粘接性能, ,在在260260℃℃下将其下将其热压法在法在铜箔上箔上显示出示出优良的粘接状良的粘接状态 五五. .聚酰亚胺的应用聚酰亚胺的应用薄膜电热膜薄膜电热膜 五五. .聚酰亚胺的应用聚酰亚胺的应用3. 3. 模塑料模塑料 五五. .聚酰亚胺的应用聚酰亚胺的应用4. 4. 聚酰亚胺纤维聚酰亚胺纤维聚聚酰亚胺胺纤维主要用于主要用于军用用飞机和垃圾焚机和垃圾焚烧袋。