聚酰亞胺(Polyimide,簡寫為PI) 指主鏈上含有酰亞胺環(huán)(-CO-N-CO-)的一類聚合物,是綜合性能最佳的有機(jī)高分子材料之一。其耐高溫達(dá)400°C以上 ,長期使用溫度范圍-200~300°C,部分無明顯熔點(diǎn),高絕緣性能,103赫茲下介電常數(shù)4.0,介電損耗僅0.004~0.007,屬F至H級絕緣。

根據(jù)重復(fù)單元的化學(xué)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

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。上世紀(jì)60年代,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,被稱為是”解決問題的能手”(problem solver),并認(rèn)為”沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術(shù)”。

一、熱塑性聚酰亞胺的性能

聚酰亞胺熱塑性塑料是最近20多年開發(fā)生產(chǎn)的具有酰亞氨基團(tuán)的芳香族高分子聚合物,在加工過程中由于沒有任何化學(xué)交聯(lián)反應(yīng),所以可以再次模塑和成型,脂肪族聚酰亞胺實(shí)用價(jià)值不大,所以市售的都是芳香族聚酰亞胺。

聚酰亞胺英文名Thermoplastic polyimide簡稱TPI,1961年美國Du Pont公司以Kapton牌號帥先市售。一般由芳香族二胺同一個芳香族二酸酐縮聚反應(yīng)生成聚酰胺酸(Polyamicacid),然后開環(huán)得到聚酰亞胺。其性能特點(diǎn)如下。

  1. 聚酰亞胺有高的玻璃化溫度,突出的耐高溫性、韌性和良好的電性能,固有的阻燃性和強(qiáng)的耐輻射性。
  2. 聚酰亞胺雖然是線型高聚物,但其熔解溫度超過它的分解溫度,且黏度相當(dāng)高,雖然是熱塑性塑料,但看作是假塑性熱塑性聚酰亞胺,而中間體聚酰胺酸卻易溶解和熔化,可以用中間體先成型成制品,再用加熱的方法使其轉(zhuǎn)化為酰亞胺聚合物制品。

二、熱塑性聚酰亞胺的加工

聚酰亞胺粉末可以使用適中的壓力20.6~41.3MPa進(jìn)行壓縮模塑,壓縮模塑的溫度在260—451.60℃。還可以用TPI粉末,冷的時候制坯,再在360—382.2℃下燒結(jié)成型。

有良好耐高溫性的聚酰亞胺薄膜,是使用聚酰亞胺清漆或者溶解在適當(dāng)溶劑中組成的溶液或者聚酰胺酸清漆,通過一般的溶液流延法生產(chǎn)的。使用聚酰胺酸清漆成膜后再加熱使之熱亞酰胺化,而最終形成聚酰亞胺膜。還可用聚酰胺酸清漆浸漬、噴涂、刷涂金屬件,加熱干燥后成為亞酰胺化的涂層。

三、芳香族聚酰亞胺的用途

芳香族聚酰亞胺主要用于電機(jī)電絕緣、磁線圈、航空和導(dǎo)彈配線的電絕緣以及平直柔軟電纜電絕緣。由于其固有的阻燃性,可用作飛機(jī)和海洋上阻火用材料。其耐輻射性,也使其在原子能發(fā)電站上用作閥體密封圈、熱絕緣材料。

用硅氧烷改性的二胺或其他材料改性的二胺的聚酰亞胺,熔融溫度低,可以熔融擠出或注射,這種壓縮和注射的軸承可以廣泛用于噴氣發(fā)動機(jī)、日用機(jī)械件和辦公機(jī)械上。

芳香族聚酰亞胺泡沫廣泛用于航空、海洋船艋上隔音、隔熱。

四、聚均苯四甲酰亞胺(PMMI)

使用均苯四甲酸二酐在二甲基乙酸胺溶液中,與4,4’一二氨基聯(lián)苯醚在50℃下反應(yīng)得透明的聚酰胺溶液,脫去溶劑后,經(jīng)300℃高溫脫水環(huán)化或加醋酸酐脫水劑、三乙胺(中和劑)成鹽沉淀,分離得聚酰亞胺。

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