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聚酰亚胺的性能介绍

发布时间:2023-08-22 03:13:00

       聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物,英文名Polyimide(简称PI),是综合性能最佳的有机高分子材料之一。其耐高温达400℃以上 ,长期使用温度范围-200~300℃,部分无明显熔点,高绝缘性能,103 赫下介电常数4.0,介电损耗仅0.004~0.007,属F至H,耐辐照性优异。

       根据重复单元的化学结构,聚酰亚胺可以分为脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亚胺三种。根据链间相互作用力,可分为交联型和非交联型。

        

       聚酰亚胺性能

       1· 耐温性。不同单体合成的聚酰亚胺,热分解温度也不一致,有的400℃,有的热分解温度达600℃。

       2· 聚酰亚胺可耐极低温,如在-269℃的液态氦中不会脆裂。

       3· 聚酰亚胺具有优良的机械性能,未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上,均苯型聚酰亚胺的薄膜(Kapton)为170Mpa以上,作为工程塑料,弹性模量通常为3-4Gpa,纤维可达到200Gpa,据理论计算,均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的纤维可达 500Gpa,仅次于碳纤维。

       4· 耐腐蚀性。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,这个看似缺点的性能却使聚酰亚胺有别于其他高性能聚合物的一个很大的特点,即可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺,例如对于Kapton薄膜,其回收率可达80%-90%。改变结构也可以得到相当耐水解的品种,如经得起120℃,500小时水煮。

       5· 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℃。

       6· 聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能,其薄膜5×109rad快电子辐照后强度保持率为90%。

       7· 聚酰亚胺具有良好的介电性能,介电常数为3.4左右,引入氟,或将空气纳米尺寸分散在聚酰亚胺中,介电常数可以降到2.5左右。

       8· 聚酰亚胺是自熄性聚合物,不需要加入阻燃剂就可以阻止燃烧,发烟率低。

       9· 聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。

       10· 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。有一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性,例如,在血液相容性实验为非溶血性,体外细胞毒性实验为无毒。

       聚酰亚胺的合成

       聚酰亚胺作为很有发展前途的高分子材料已经得到充分的认识,在绝缘材料中和结构材料方面的应用正不断扩大。在功能材料方面正崭露头角,其潜力仍在发掘中。但是在发展了40年之后仍未成为更大的品种,其主要原因是,与其他聚合物比较,成本还是太高。因此,今后聚酰亚胺研究的主要方向之一仍应是在单体合成及聚合方法上寻找降低成本的途径。

       根据各种应用目的进行选择,这种合成上的易变通性也是其他高分子所难以具备的。聚酰亚胺主要由二元酐和二元胺合成,这两种单体与众多其他杂环聚合物,如聚苯并咪唑、聚苯并哑唑、聚苯并噻唑、聚喹哑啉和聚喹啉等单体比较,原料来源广,合成也较容易。二酐、二胺品种繁多,不同的组合就可以获得不同性能的聚酰亚胺。二胺的合成方法比较成熟,许多二胺也有商品供应。二酐则是比较特殊的单体,除了用作环氧树脂的固化剂外主要都是用于聚酰亚胺的合成。均苯四甲酸二酐和偏苯三酸酐可由石油炼制产品重芳烃油中提取的均四甲苯和偏三甲苯用气相和液相氧化一步得到。其它重要的二酐,如BTDA、a-BTDA、 a-BPDA、6FDA、4-PEPA等等,均不太容易合成。