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聚酰亞胺簡介

2022-11-16 來源:高分子物理學公眾號

聚酰亞胺

聚酰亞胺(Polyimide,簡寫為PI)指主鏈上含有酰亞胺環(huán)(-CO-NR-CO- 的一類聚合物,一般是由二胺和二酐單體縮聚而成。

 

分類

根據(jù)重復單元的化學結構劃分:

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聚酰亞胺的合成

 

第一類合成法:是在聚合過程中或在大分子反應中形成酰亞胺環(huán)

由二酐和二胺反應形成聚酰亞胺

1一步法:一步法是二酐和二胺在高沸點溶劑中直接聚合生成聚酰亞胺,即單體不經(jīng)由聚酰胺酸而直接合成聚酰亞胺。為了提高聚合物的分子量,應盡量完全脫去水分。通常采用帶水劑進行共沸以脫去生成的水;或使用異氰酸酯替代二胺和生成的聚酰胺酸鹽在高溫高壓下聚合。此方法合成的代表產品為聯(lián)苯二酐型聚酰亞胺。但該方法受聚酰亞胺結構的限制,如果合成的聚酰亞胺無法溶解在所用的溶劑中,則在聚合過程中就會從體系中沉淀出來形成凝膠。此外,在聚合過程中溶劑溶解性的高低對聚合物的分子量有較大影響。

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2兩步法是合成聚酰亞胺最簡單、最普遍使用的方法。該方法首先由二元酸酐和二胺單體在非質子極性溶劑,如N,N一二甲基甲酰胺(DMF)N,N一二甲基乙酰胺(DMAc)、N一甲基吡咯烷酮(NMP)中反應形成聚酰胺酸溶液,然后利用聚酰胺酸溶液進行加工,如流延成膜或溶液紡絲,去除溶劑后,再經(jīng)高溫脫水環(huán)化得到聚酰亞胺。也可以采用化學方法脫水得到聚酰亞胺,通常采用的脫水劑為乙酸酐,催化劑為叔胺類,如吡啶或三乙胺等。即

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3三步合成法是指經(jīng)由聚異酰亞胺得到聚酰亞胺的方法。它是指先由二酐和二胺反應得到聚酰胺酸,然后在脫水劑的作用下,聚酰胺酸脫水環(huán)化為聚異酰亞胺,最后在酸或堿等催化劑的作用下或者熱處理條件下(100250℃)異構化為聚酰亞胺。即

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此外,第一類合成法中聚酰亞胺還可由四元酸和二元胺反應形成聚酰亞胺 、四元酸的二元酯和二元胺反應獲得聚酰亞胺、二酐和二異氰酸酯反應獲得聚酰亞胺等。

 

第二類合成法:是以含有酰亞胺環(huán)的單體合成聚酰亞胺

幾乎所有通用的縮聚反應都已被用來由帶酰亞胺環(huán)的單體合成各種帶酰亞胺環(huán)的聚合物,如聚酯酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚碳酸酯酰亞胺、聚氨基甲酸酯酰亞胺等。

 

性能與應用

因聚酰亞胺擁有耐高溫、耐低溫、耐輻射、阻燃和無毒, 具有優(yōu)異機械性能、尺寸穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和生物相容性等綜合性能,被廣泛用于薄膜、涂料、復合材料、纖維、泡沫塑料、膠黏劑、分離膜、光刻膠、微電子、光波導材料等領域

 

 

 

不足與展望

不足

溶解性差、顏色較深、介電常數(shù)偏高和吸濕率偏高,在實際應用中加工困難、阻礙無色透明材料的生產, 引起電路信號傳輸?shù)?/font>阻容延遲現(xiàn)象

發(fā)展

1易加工、韌性和耐高溫的聚酰亞胺基體樹脂:聚酰亞胺的加工性和耐熱性是矛盾的,需要加工性、耐熱性和韌性的合理平衡

2低介電常數(shù)聚酰亞胺:由于高速通信要求,介電常數(shù)越低越好,一般聚酰亞胺其值在3.4左右,希望能降低到2.4或更低。

3低吸水率聚酰亞胺:一般均苯四酸二酐(PMDA)型聚酰亞胺吸水率高達2.8%,工業(yè)上要求低于1%, 因為在制造工藝中要經(jīng)過刻蝕、清洗、焊錫等工序,吸水率高會引起聚酰亞胺膜與銅箔之間剝落。

 

 

 

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