聚酰亞胺科普材料(共5頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上聚酰亞胺一、概述英文名：Polyimide ；簡稱：PI 。聚酰亞胺是分子結(jié)構(gòu)含有酰亞胺基團(tuán)的芳雜環(huán)高分子化合物，可分為均苯型PI、可溶性PI、聚酰胺-酰亞胺（PAI）和聚醚亞胺（PEI）四類。聚酰亞胺是目前已經(jīng)工業(yè)化的高分子材料中耐熱性最高的品種，具有耐高溫、耐低溫、機(jī)械性能優(yōu)越、耐有機(jī)溶劑、耐輻射、介電性能良好、無毒等諸多特性，可以作為薄膜、涂料、塑料、復(fù)合材料、膠粘劑、泡沫塑料、纖維、分離膜、液晶取向劑、光刻膠等產(chǎn)品，被稱為“解決問題的能手”，已廣泛應(yīng)用在、等領(lǐng)域。在國家新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃中，聚酰亞胺被列為重點(diǎn)發(fā)展的先進(jìn)高分子材料。一、性能1、全芳香聚

2、酰亞胺按熱重分析，其開始分解溫度一般都 在500左右。由聯(lián)苯四甲酸二酐和對苯二胺合成的聚酰亞胺，熱分解溫度達(dá)600，是迄今聚合物中熱穩(wěn)定性最高的品種之一。 2、聚酰亞胺可耐極低溫，如在269的液態(tài)氦中不會脆裂。 3、聚酰亞胺具有優(yōu)良的，未填充的塑料的抗張強(qiáng)度都在100Mpa以上，均苯型聚酰亞胺的薄膜（Kapton）為170Mpa以上，而聯(lián)苯型聚酰亞胺（Upilex S）達(dá)到400Mpa。作為工程塑料，彈性膜量通常為34Gpa，纖維可達(dá)到200Gpa，據(jù)理論計(jì)算，和對苯二胺合成的纖維可達(dá) 500Gpa，僅次于。 4、一些聚酰亞胺品種不溶于，對稀酸穩(wěn)定，一般的品種不大耐，這個(gè)看似缺點(diǎn)的性能卻使聚酰

3、亞胺有別于其他高性能聚合物的一個(gè)很大的特點(diǎn)，即可以利用堿性水解回收原料二酐和二胺，例如對于Kapton薄膜，其回收率可達(dá)80%90%。改變結(jié)構(gòu)也可以得到相當(dāng)耐水解的品種，如經(jīng)得起120，500 小時(shí)水煮。 5、 聚酰亞胺的熱膨脹系數(shù)在210-5310-5/，岳子化工YZPI310-5/，聯(lián)苯型可達(dá)10-6/，個(gè)別品種可達(dá)10-7/。 6、 聚酰亞胺具有很高的耐輻照性能，其薄膜在5109rad快電子輻照后強(qiáng)度保持率為90%。 7、 聚酰亞胺具有良好的介電性能，介電常數(shù)為3.4左右，引入氟，或?qū)⒖諝饧{米尺寸分散在聚酰亞胺中，介電常數(shù)可以降到2.5左右。介電損耗為10-3，介電強(qiáng)度為100300KV

4、/mm，廣成熱塑性聚酰亞胺為300KV/mm，體積電阻為1017cm。這些性能在寬廣的溫度范圍和頻率范圍內(nèi)仍能保持在較高的水平。 8、 聚酰亞胺是自熄性聚合物，發(fā)煙率低。 9、 聚酰亞胺在極高的真空下放氣量很少。 10、聚酰亞胺無毒，可用來制造餐具和醫(yī)用器具，并經(jīng)得起數(shù)千次消毒。有一些聚酰亞胺還具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性實(shí)驗(yàn)為非溶血性，體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)為無毒。二、合成工藝聚酰亞胺品種繁多、形式多樣，在合成上具有多種途徑，主要包括一步法、二步法、三步法和氣相沉積法4種。一步法是二酐和二胺在高沸點(diǎn)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

5、子量, 應(yīng)盡量完全脫去水份。通常采用帶水劑進(jìn)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。二步法重在解決聚酰胺酸溶液的穩(wěn)定性, 其生產(chǎn)方法有聚酰胺酸烷基酯法、聚酰胺酸硅烷基酯法等。采用此法是使二酸和二酐反應(yīng)生成聚酰胺酸, 然后再轉(zhuǎn)化成聚酰亞胺或異酰亞胺, 其代表產(chǎn)品是均苯四酸二酐型聚酰亞胺。三步法是經(jīng)由聚異酰亞胺得到PI的方法。聚異酰亞胺結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，作為PI的先母體，由于熱處理時(shí)不會放出水等低分子物質(zhì)，容易異構(gòu)化成酰亞胺，能制得性能優(yōu)良的PI。聚異酰亞胺是由PAA在脫水劑作用下脫水環(huán)化而成。然后在酸或堿等催化劑作用下異構(gòu)化成PI，此異構(gòu)化反應(yīng)在高溫下很容易進(jìn)行。

6、聚異酰亞胺溶解性好。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低加工性能優(yōu)良。這種方法比較新穎，正受到廣泛關(guān)注。氣相法主要用于制備聚酰亞胺薄膜, 反應(yīng)是在高溫下使二酸酐與二胺直接以氣流的形式輸送到混煉機(jī)內(nèi)進(jìn)行混煉, 制成薄膜, 這是由單體直接合成聚酰亞胺涂層的方法。聚酰亞胺的合成工藝中以聚異構(gòu)化生成聚酰亞胺較為新穎, 由于聚酰亞胺為不溶不熔性材料, 難于進(jìn)行加工, 為此通常采用先在預(yù)聚物聚酰亞胺階段加工, 但由于在高溫下進(jìn)行, 亞胺化時(shí)閉環(huán)脫水易使制品產(chǎn)生氣孔, 導(dǎo)致制品的機(jī)械性能和電性能下降, 難于獲得理想的產(chǎn)品, 作為聚酰亞胺預(yù)聚體的聚異酰亞胺, 它的玻璃化溫度低于對應(yīng)的聚酰亞胺。由于熱處理時(shí)不會放出水份, 容易異

7、構(gòu)化成聚酰亞胺, 因此用聚異酰亞胺代替聚酰亞胺酸作為聚酰亞胺的前身材料, 可制成性能優(yōu)良的制品。四、市場情況據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上聚酰亞胺的主要生產(chǎn)廠家約有50家左右，主要的生產(chǎn)廠家有美國杜邦公司、日本三井東亞公司以及日本宇部興產(chǎn)公司等。專家預(yù)測，世界對聚酰亞胺的需要將以每年6%的速度遞增，預(yù)計(jì)2012年總消費(fèi)量約為8萬噸。美國、歐洲、日本是世界上聚酰亞胺最主要的消費(fèi)市場。目前，聚酰亞胺在各個(gè)國家和地區(qū)消費(fèi)構(gòu)成有所不同，美國主要消費(fèi)領(lǐng)域是塑料，占消費(fèi)量的80%左右；歐洲主要消費(fèi)領(lǐng)域是包線漆，占消費(fèi)量的70%80%；日本主要消費(fèi)領(lǐng)域是薄膜和塑料，合計(jì)占消費(fèi)量的95%左右。我國的PI產(chǎn)品中，主要

8、是薄膜。其它纖維和熱塑性塑料等產(chǎn)品正處于產(chǎn)業(yè)化階段。國產(chǎn)PI薄膜產(chǎn)品較為低端，主要應(yīng)用于絕緣材料領(lǐng)域，包括機(jī)車、電機(jī)、核電設(shè)備絕緣、耐高溫電線電纜、揚(yáng)聲器音圈骨架、電磁線、耐高溫導(dǎo)線、耐高溫壓敏膠帶、絕緣復(fù)合材料等，這些領(lǐng)域?qū)I薄膜質(zhì)量要求不高，價(jià)格也較低。目前，我國高端PI薄膜產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，例如，柔性覆銅板（FCCL）是廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、汽車工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)和各種國防工業(yè)所用撓性印刷電路板（FPC）的主要材料。在該領(lǐng)域，PI薄膜主要用做絕緣基膜，此外還可用做FPC高溫膠帶。我國3G通訊、信息家電及汽車電子等方面的高速增長，都成為了推動國內(nèi)FCCL市場發(fā)展的動力。然而，我國FCCL領(lǐng)域應(yīng)用的PI薄膜85%以上依賴進(jìn)口，年進(jìn)口量為1000噸左右。五、我國聚酰亞胺發(fā)展緩慢的主要原因1、原料不足，技術(shù)落后。生產(chǎn)聚酰亞胺的主要原料為均苯四甲酸二酐，生產(chǎn)均苯四甲酸二酐的主要原料為均四甲苯，國內(nèi)均四甲苯的產(chǎn)量有限，無法滿足大批量生產(chǎn)均苯四甲酸二酐的需要。并且由于技術(shù)原因，均苯四甲酸二酐生產(chǎn)成本太高，國際上約1.2-1.4噸均四甲苯生產(chǎn)1噸均苯四甲酸二酐，而我國目前最好技術(shù)的廠家約1.6-2.0噸均四甲苯生產(chǎn)1噸均苯四甲酸二酐，即