聚酰亚胺的改性研究新进展

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1、聚酰亚胺的改性研究新进展聚酰亚胺的改性研究新进展聚酰亚胺(PI)主要有芳香族和脂肪族两人类，脂肪族聚酰亚胺实用性差，实际应用的聚酰亚胺主要是芳香型聚酸亚胺。这类聚合物有着卓越的机械性能，介电性能，耐热、耐辐射及耐腐蚀等特性。应用极其广泛。聚酰亚胺的不足Z处是不溶不熔、加工成型难、成本高等。随着社会和科技的发展，对PI的需求量越来越多，对其性能要求越來越高，对其研究越來越深入，近年來，通过组成、结构改造，共聚、共混等方法改性，大量新型聚酰亚胺高分子材料被合成出来，本文归纳了近十年来国内外在聚酰亚胺改性及应用方面的研究情况。I

2、分子结构改造分子结构改造主耍有引入柔顺性结构单元、扭曲和非共平面结构、大的侧基或亲溶剂基团、杂环、氟硅等特性原子以及主链共聚等方法1.1引入特殊结构单元的聚酰亚胺在二酊或二胺单体中引入柔性结构单元可提高聚酰亚胺的流动性，提高聚酰亚胺的溶解性、熔融性。其屮主要方法是在单体小引入瞇链，有人用二酹瞇合成出了PI,该PI可溶于NMP、DMF、DMAc等强极性溶剂［；也有人用含有长的醵链的二胺合成出的PI具有艮好的溶解性，可在很多有机溶剂屮溶解比］。而在PI中引入扭曲和非共平面结构能防止聚合物分了链紧密堆砌，从而降低分问作用力，提高

3、溶解性。通过合成具有扭曲结构的二胺【3］和二酊［单体而制得的PI其溶解性大大的增强，不仅溶于强极性溶剂屮甚至可以在一些极性比较弱的溶剂THF中溶解，这是仅仅通过引入柔性基团所办不到的。同样在大分了链上引入大的侧基或亲溶剂基团，可以在不破坏分了链的刚性的情况下有效降低分子链问的作用力从而提高PI的溶解性。如Liaw等人［s］用具有大的侧基的联苯基环己基二胺制备Pl,Ft!于这类PI中引入了较大的侧基，从而降低聚合物分子链的堆积密度，溶剂分子容易渗入聚合物内，因此具有良好的溶解性能。1.2含氟、硅的聚酰亚胺含氟基团的引入，可以

4、增加聚酰亚胺分子链间的距离，减少分子间的作用力，因而可以溶入许多有机溶剂，同时氟原子有较强的疏水性使聚酰亚胺制胡的吸湿率很低，而其有较低的摩尔极化率使得PI的介电常数降低］。氟原了•具有很大的电负性，可破坏聚酰亚胺分子结构小具有发色功能结构基I才I的电子云的共轨性，因而透光性好。由于有这些优异的特性使含氟的材料在微电子、光波通讯、航空航天以及气体分离等领域的各个方面得到了或正在得到广泛的应用。然而当聚合物主链中引入有机硅结构单元时，由于siO的键能较高，而键的旋转门由性较，可以很好地提高聚酰亚胺的溶解性和柔韧性。同时具有低

5、膨胀性，且仍保持其较高的热稳定性。通常含硅改性聚酰亚胺的方法有共聚与共混，共聚可以用冇机硅烷末端修饰法、接枝共聚法及单体合成法三种不同的方法。有机硅烷末端修饰法是将含氨基官能团的硅烷偶联剂对聚酰亚胺进行封端，由于硅烷封端聚酰亚胺末端有可水解基团，水解形成的径基在适当条件下可脱水，使材料形成交联结构。根据此原理，TsaiMei—Hui等J用对氨基苯基三甲氧基硅烷(APTS)、二苯醯二胺(ODA)与二苯K—ffl-(ODPA)共聚制得末端含硅基的聚酰胺酸(PAA),然后脱水环化形成聚酰亚胺/似聚倍半硅氧烷膜(PI/PSSQ-L

6、ike)o研究发现，降低聚酰亚胺嵌段链长使交联网络的刚性增加，从而可增加其储能模量、弯曲模量及玻璃化转变温度(T),降低伸长率和a松弛阻尼峰的强度。但由于引入了更多的自出体积，使聚亚酰胺链段间的作用力下降，同时也使膜的介电性和憎水性提高。而接枝共聚型聚酰亚胺是用一末端为二胺基的硅氧烷低聚物与芳香二酹和二胺共聚，得到以聚酰亚胺为主链、聚硅氧烷为支链的梳型接枝共聚物。通过共聚反应在一种二胺与二酉干小引入第二种二酉干或二胺可以破坏聚酰亚胺的分子结构对称性和重复规整度，从而可降低聚酰亚胺的刚件、链问作用力和结晶度。InoveHeo

7、shi使用两种二肝和二胺通过共聚反应得到共聚PI,通过调整单体比例，能得到所需机械性能和热性能的PI]o1.3含杂环的聚酰亚胺分子主链屮含有芳杂环结构的聚合物己经越来越引起人们的重视。因为在聚酰亚胺主链屮引入杂环结构单元不仅可以在保持聚合物的加工性能的前提下显著提高聚合物的机械性能、粘接性能和耐热性能等，而且可以在电及磁等性能方面所提高。因此，近年来向聚合物主链引入各种杂环结构单元成为高性能高分子材料研究热点之一、其中引入氮杂环的工作较多，其次还有磷、氧、硫、硅等。关于含氮杂环结构单元聚芳瞇工作PM.Hergenrothe

8、r作了详尽的综述。2聚酰亚胺复合改性聚酰亚胺的复合材料总的说来主要有与有机聚合物聚合的复合材料和与无机纳米粒子复合的纳米材料两种。2.1聚酰亚胺/有机聚合物复合改性相对于研制新的聚合物而言，聚合物共混物和合金的开发是比较经济的，但PI的难加工特点使PI共混物或合金的研究相对较少。与金屈做成合金一样，不同