应用化学讲座聚酰亚胺2013－王震.ppt

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1、聚酰亚胺是热氧化稳定性最高的聚合物之一，同时又具有优越的综合性能；有上千个品种，可以满足各种性能和应用的要求；有多种合成途径：例如，分子量可以在加工后再增长，可以气相沉积；比其他杂环高分子容易合成，降低成本潜力很大。聚酰亚胺应用领域H和C级的绝缘材料：薄膜、漆包线；微电子技术的介电材料：Tg＞300℃；200℃以上长期使用的高分子材料；300℃以上短期使用的先进复合材料；液晶显示用取向剂：TN，STN和TFT；耐高温泡沫材料、蜂窝等减重材料；耐高温、耐辐射、耐化学的薄膜；直接醇燃料电池用质子传输膜。聚酰亚胺的合成方法由酐和胺反应而成

2、由酸和胺反应而成由羧酸酯和胺反应而成由酐和异氰酸酯反应而成由双氯酞酰亚胺和双酚反应而成应化所聚酰亚胺工作范围由二甲苯制备氯代苯酐由氯代苯酐制备各种二酐单体由氯代苯酐合成BPDA由氯代苯酐合成ODPA由氯代苯酐合成TDPA由氯代苯酐合成双醚型二酐4，4′－双（二羧基苯巯基）二苯砜二酐异构二苯酮二酐的合成聚酰亚胺的传统聚合反应传统聚酰亚胺合成方法与直接法的区别由直接法合成的聚酰亚胺直接法合成聚酰亚胺树脂聚合物组成、反应条件和黏度组成温度时间溶剂黏度℃hrη双氯单体二氯二苯砜PMMDA-4-W-0100%0%150/22020二苯砜0.4

3、5PMMDA-4-W-2080%20%150/22020二苯砜0.55PMMDA-4-W-4060%40%150/22020二苯砜0.44PMMDA-4-W-6040%60%150/22020二苯砜0.47聚酰亚胺的性能对于全芳香聚酰亚胺，其开始分解温度一般都在500℃左右。由联苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达到600℃，是聚合物中热稳定性最高的品种之一。聚酰亚胺可耐极低温，在269℃中仍不会脆裂。聚酰亚胺还具有很好的机械性能。均苯型聚酰亚胺的薄膜(Kapton)为170MPa，而联苯型聚酰亚胺(UpilexS)达到5

4、00MPa。作为工程塑料，弹性模量通常为3～4GPa。一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一般的品种不大耐水解。聚酰亚胺的热膨胀系数在2105～3105/℃，联苯型可达106/℃，个别品种可达107/℃。聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在5109rad剂量辐照后，强度仍保持86。聚酰亚胺具有很好的介电性能，介电常数为3.4左右，引入氟，或将空气以纳米尺寸分散在聚酰亚胺中，介电常数可降到2.5左右。介电损耗为103，介电强度为100～300kV/mm，体积电阻为1017cm。聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟

5、率低。聚酰亚胺在极高真空下放气量很少。聚酰亚胺无毒，可用来制造餐具和医用器具，并经得起数千次消毒。聚酰亚胺的应用(1)薄膜：是聚酰亚胺最早的商品之一，用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。(2)涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用。太阳能电池帆3)先进复合材料：用于航天、航空器及火箭零部件。是最耐高温的结构材料之一。分为热固性和热塑两种，以前者应用面最广。采用PI复合材料飞机零部件PMR-15聚酰亚胺的合成固化温度250度起，耐温等级316度PMR-15固化工艺PMR-15的缺点储藏时间短存在游离的致癌物MDA其它树脂的溶解受

6、到限制不能满足更高使用温度的要求LaRC系列聚酰亚胺树脂PMR-II与VCAP树脂耐温等级345度AFR700系列高温树脂耐温等级371度PMR-II-50与AFR-700B的加工工艺图PMR聚酰亚胺复合材料的力学性能PMR型聚酰亚胺复合材料的制造成本NA封端低聚物交联后的热失重苯乙炔封端的聚酰亚胺高速民用飞行器（high-speedciviltransport,HSCT）1)预浸料要有长的寿命，尤其是在室温；2)可加工处理成型（湿态或干态）；3)易于操作（能制复杂结构的制件）；4)必须是无毒的；5)良好的处理工艺条件;6)适用于

7、多种制备工序；HSCT对预浸料的要求：HSCT对复合材料的要求1)复合材料在-54-177℃有高的机械性能；2)长期的稳定性（177℃的使用60000h）；3)对环境的稳定性（湿热的影响）；4)无微裂纹（加压循环后）；5)强的抗溶剂能力;6)合理的价格（最后成型品）；早期选定的树脂结构最后确定的PETI-5树脂结构PETI-5/M7复合材料的力学性能休息！应化所的MPMR技术树脂预浸液的粘度变化苯炔基封端的联苯型PI树脂苯炔基封端的PI复合材料成型工艺苯炔基封端的异构联苯型PI树脂异构联苯基聚酰亚胺复合材料的成型工艺石英增强聚酰亚胺

8、复合材料的力学性能Jdirection25℃450℃500℃Flexuralstrength（MPa）917－150Flexuralmodulus（GPa）29.6－15.9InterlaminarShearStrength（MPa）