聚酰亚胺的合成方法2
聚酰亚胺基础知识-1(横田力男)
第一编基础编第1章聚酰亚胺合成法1．前言正象主链含酰胺结构的聚合物被称为聚酰胺那样，主链含亚胺结构的聚合物统称为聚酰亚胺。
1）其中亚胺骨架在主链结构上的聚合物，也就是直链型聚酰亚胺不仅合成困难也无实用性。
相反具有环状结构的聚酰亚胺，特别是五元环状聚酰亚胺已知的品种很多，实用性很强。
因此，一般所说的聚酰亚胺都是指后面这种环状聚酰亚胺。
环状聚酰亚胺与聚苯并咪唑等同是含氮的杂环聚合物的一种。
示1聚酰亚胺进一步还可分为由芳香族四羧酸和二胺为原料通过缩聚反应得到的缩聚型聚酰亚胺和双马酰亚胺经加聚反应（或缩加聚）得到的加聚型聚酰亚胺。
其中前面的缩聚型聚酰亚胺是大家最熟悉也是应用最广的，一般所称的聚酰亚胺都是指这种缩聚型聚酰亚胺。
本书也是以这种缩聚型聚酰亚胺为主。
而后者为加聚型聚酰亚胺实际属耐热性热固型树脂的热固型聚酰亚胺（参考应用编第2章）。
具有代表性的聚酰亚胺就是由美国杜邦公司1960年开发成功，1965年商品化的二苯醚型聚酰亚胺。
也就是大家所熟悉的称为[Kapton]聚酰亚胺，经过40多年后至今仍然在高耐热性塑料中保持领先地位的一种优异的材料。
关于这种聚酰亚胺开发的经过Sroog （Dupont公司）有过详细的介绍。
2）图示2 这种聚酰亚胺由于具有刚直的主链且不溶于有机溶剂，而且还不熔融，所以是用特殊的两步合成法合成制造的。
即是用均苯四甲酸酐PMDA和二苯醚二胺ODA为原料，合成可溶性聚酰胺酸，在这个聚酰胺酸阶段进行成型加工后，通过加热（当然发生化学反应）脱水环化（亚胺化）得到Kapton薄膜等一系列聚酰亚胺制品（反应式1）。
3，4）从这种聚酰亚胺开始，虽然在广泛产业界起到了重要的作用，但由于大多数芳香族聚酰亚胺都是不溶不熔的，所以都通过（1）式所示的两步法来合成和制备。
由芳香族四甲酸酐和芳香族二胺为原料通过两步法合成聚酰亚胺的一般反应式如（2）式所示。
2）这种通过聚酰胺酸的两步合成法是从60年代开始采用的一种古典且具代表性的合成方法。
超级工程塑料中的“黄金”----聚酰亚胺(Polyimide)
超级工程塑料中的“黄金”----聚酰亚胺(Polyimide)聚酰亚胺（PI）由含有酰亚胺基链节（─C─N─C─）构建的芳杂环高分子化合物，具备高强度高韧性、耐磨耗、耐高温、防腐蚀等特殊性能，是一种耐热性工程塑料。
聚酰亚胺可分为均苯型PI，可溶性PI，聚酰胺-酰亚胺（PAI）和聚醚亚胺（PEI）四类。
由于其性能与合成综合特点，作为结构材料或是功能材料均具有巨大前景，被称为是'解决问题的能手'（protion solver），并认为'没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术'。
聚酰亚胺（PI）作为一种特种工程材料，广泛应用于航空、航天、电气电子、半导体工程、微电子及集成电路、纳米材料、液晶显示器、LED 封装、分离膜、激光、机车、汽车、精密机械和自动办公机械等领域。
01聚酰亚胺性能特点作为优秀的特种工程材料，聚酰亚胺的性能可以通吃所有材料品质中的高端性能。
1、适用温度范围广：高温部分：全芳香聚酰亚胺，分解温度500℃左右。
长期使用温度-200～300 ℃，无明显熔点。
低温部分：－269℃的液态氦中不会脆裂。
2、机械性能强：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，而联苯型聚酰亚胺（UpilexS）达到400Mpa。
3、绝缘性能好：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。
4、耐辐射：聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在5×109rad快电子辐照后强度保持率为90％。
5、自熄性：聚酰亚胺是自熄性聚合物，发烟率低。
聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。
6、稳定性：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。
7、无毒：聚酰亚胺无毒，并经得起数千次消毒。
可用来制造餐具和医用器具，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
O N O O O N
聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类 聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合 物尤为重要。
非环状聚酰亚胺
O R'' O R C N C R'
聚酰亚胺的特点
• 具有最高的热稳定性和耐热性 • 具有优越的综合性能 • 相对于其他芳杂环高分子，比较容易合 成 • 已经合成了几千个品种，有十多个品种 已经产业化 • 有很广泛的应用面。
取向剂
• TN－LCD：室温长寿命（1年）。 • STN－LCD：预倾角：4－10o，国内首家， 经紫晶公司试用，在工艺性能方面已基 本通过。 • TFT－LCD：采用脂肪聚酰亚胺可以满足 200℃固化要求。 • 光控取向：聚酰亚胺基光控取向膜。
O N O
F O F F
F
F O
F
O N
F 10FEDA/4FMPD F F
O
O
C CH3
O
(CH2)n O n＝2～5
1.10
二胺的碱性及对PMDA的活性
二胺 pKa 9.8 log k
H2N
(CH2)6
NH2
6.08 5.20 2.12 0.78
O
4.80 4.60 3.10
0 0.37 -2.15
C O
O S O
2.0
各种聚酰胺酸的贮存稳定性
二酐 聚酰胺酸 贮存期 ηinh 天 dL/g
N N N
R R
2,2-对环芳烃
(6) 利用聚酰胺酸中的羧基，进行 酯化或成盐，引入光敏基团或长链 烷基获得双亲聚合物，可得到光刻 胶或用于LB膜的制备。 (7) 一般的合成聚酰亚胺的过程都 不产生无机盐，对于绝缘材料的制 备特别有利。
聚酰亚胺
关键词：二元酐、二元胺、聚酰亚胺、合成
一、概述：
聚酰亚胺（PI）是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，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级绝缘材料。聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环（-CO-NH-CO-）的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是"解决问题的能手"，并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。
2、二酐与二胺高温溶液一步合成法
在高温溶液合成聚酰亚胺中，首先二胺与二酐单体聚合成聚酰胺酸，之后在高温下亚胺化。为了得到高分子量的聚酰亚胺，在最后亚胺化阶段就要不断地除去反应体系产生的水。高温溶液合成聚酰亚胺，发现所生成的聚酰亚胺产率接近100%。
3、熔融缩聚合成法
熔融缩聚是将单体、催化剂和分子质量调节剂等投入反应器中，加热熔融并逐步形成高聚物的过程。
三、聚酰亚胺的工业合成配方
聚酰亚胺可以由二酐和二胺在极性溶剂，如DMF，DMAC,NMP或THE/甲醇混合溶剂中先进行低温缩聚，获得可溶的聚酰胺酸，成膜或纺丝后加热至300℃左右脱水成环转变为聚酰亚胺；也可以向聚酰胺酸中加入乙酐和叔胺类催化剂，进行化学脱水环化，得到聚酰亚胺溶液和粉末。二胺和二酐还可以在高沸点溶剂，如酚类溶剂中加热缩聚，一步获得聚酰亚胺。此外，还可以由四元酸的二元酯和二元胺反应获得聚酰亚胺；也可以由聚酰胺酸先转变为聚异酰亚胺，然后再转化为聚酰亚胺。
聚酰亚胺的合成方法2
聚酰亚胺的合成方法聚酰亚胺是一类环链化合物，根据其结构和制备方法，可分成主链含有脂肪链的聚酰亚胺和主链中含有芳环链的聚酰亚胺2大类。
其通式为：聚酰亚胺由四酸二酐与二胺聚合而成，合成方法有一步法、二步法、三步法和气相沉积法。
一步法一步法是二酐和二胺在高沸点溶剂中直接聚合生成聚酰亚胺，即单体不经由聚酰胺酸而直接合成聚酰亚胺。
该法的反应条件比热处理要温和得多，关键要选择合适的溶剂。
为提高聚合物的相对分子质量，应尽量脱去水份。
通常采用带水剂进行共沸以脱去生成的水，或用异氰酸酯替代二胺和生成的聚酰胺酸盐在高温高压下聚合。
此法的控制工艺尚需完善，并正向实用化迈进。
反应方程式如图1。
二步法二步法是先由二酐和二胺获得前驱体聚酰胺酸，再通过加热或化学方法，分子内脱水闭环生成聚酰亚胺。
化学亚胺化法，即用脱水剂处理聚酰胺酸；化学环化后生成的聚酰亚胺中含有大量异酰亚胺，该法制得的聚酰亚胺与用加热方法制得的聚酰亚胺，物理和化学性能有差异，特别是异酰亚胺环具有较低的热稳定性和高化学反应活性；应用不同的脱水剂，环化产物中亚胺/异酰亚胺的比例不同，可认为是互变异构的高度不稳定所引起的。
二步法工艺成熟，但聚酰胺酸溶液不稳定对水汽很敏感，储存过程中常发生分解，所以又出现聚酰胺酸烷基酯法、聚酰胺酸硅烷基酯法等改进方法聚酰亚胺的另一种前驱体聚酰胺酯，是一种相对稳定的聚合物，能以固态或溶液形式长期存放高相对分子质量的聚酰胺酯通常是由芳香二酸二酯经酰氯化后，与芳香二胺进行溶液缩聚或界面缩聚制得；聚酰胺酯受热或在有机碱的催化下发生酰亚胺化反应生成聚酰亚胺，但脱掉的小分子化合物是醇或α-烯烃而不是水。
中间体聚酰胺酯的溶解性好于聚酰胺酸，可溶于常用低沸点有机溶剂，如二氯甲烷、四氢呋喃等，并可获得高浓度溶液而且可通过改变酯基结构使聚酰胺酯性能各异，可用于制备高强高模材料，是合成聚酰亚胺的典型方法。
但其酰亚胺化反应活性低，工艺复杂，制造成本高，有待优化。
聚酰亚胺性能及合成方法_曹红葵
Ｎ Ｒ Ｎ Ｒ′
ＣＯ ＣＯ
ｎ
聚酰亚胺由四酸二酐与二胺聚合而成，合成方 法有一步法、二步法、三步法和气相沉积法。
收稿日期： ２００８－０３－０４ 作者简介： 曹红葵（１９７０－），女，湖南湘乡人，副教授，硕士，主要从事材料工程专业和环境工程专业的教学工作。 电子信箱： ｃｈｋ１２３４５＠１２６．ｃｏｍ
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化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
２００８ 年第 ６ 卷第 ３ 期
聚酰亚胺性能及合成方法
曹红葵
（湖南城建职业技术学院材料工程系，湖南湘潭 ４１１１０１）
摘 要： 聚酰亚胺兼具有机高聚物和无机材料的优点，是迄今为止在工业应用中耐热等级最高的聚合 物材料。概述了聚酰亚胺的优异性能，并对其合成方法作了初步探讨与比较，指出二步合成法是合成聚 酰亚胺的典型方法。
２．２ 二步法
二步法是先由二酐和二胺获得前驱体聚酰胺
酸，再通过加热或化学方法，分子内脱水闭环生
成聚酰亚胺。化学亚胺化法，即用脱水剂处理聚
酰胺酸；化学环化后生成的聚酰亚胺中含有大量异
酰亚胺，该法制得的聚酰亚胺与用加热方法制得的
聚酰亚胺，物理和化学性能有差异，特别是异酰
亚胺环具有较低的热稳定性和高化学反应活性；应
聚酰亚胺是主链上含有酰亚胺环（酰亚胺基团） 的一类聚合物，其中以含有肽酰亚胺环的聚合物尤 为重要，是由二元酸和二元胺缩聚得到的。聚酰 亚胺分子中含有十分稳定的芳杂环结构单元，作为 特种工程材料具有其他高分子材料所无法比拟的高 耐热性能、优良的机械性能和电性能：①耐热性 非常好，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℃，是迄今聚合物中热稳定最 高的品种之一，并能在短时间耐受 ５５５℃高温而基 本保持其各项物理性能，可在 ３ ３ ３ ℃以下长期使
聚酰亚胺的生产设计
B线题目：聚酰亚胺的生产设计聚酰亚胺生产摘要本文介绍了生产聚酰亚胺的基本情况以及生产工艺流程，介绍了聚酰亚胺的性能，来源以及的生产工艺，聚酰亚胺通过均苯四甲酸二酐和4，4’-二氨基二苯醚经缩聚及环化两步反应而得。
进一步介绍了聚酰亚胺的应用。
认识聚酰亚胺车间设计的基本流程，以及车间布置和厂址的选择方法。
关键词：聚酰亚胺均苯四酸二酐4，4’-二氨基二苯醚生产工艺1、概述聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。
近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。
聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是"解决问题的能手"（protion solver），并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。
2、聚酰亚胺的性能1、全芳香聚酰亚胺按热重分析，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℃，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。
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，而联苯型聚酰亚胺（UpilexS）达到400Mpa。
作为工程塑料，弹性膜量通常为3－4Gpa，纤维可达到200Gpa，据理论计算，均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达500Gpa，仅次于碳纤维。
4、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。
聚酰亚胺的概念
聚酰亚胺的概念聚酰亚胺（Polyimide，简称PI）是一种具有优良综合性能和广泛应用前景的高性能聚合物材料。
它具有良好的高温稳定性、耐化学腐蚀性、良好的机械性能，是一种重要的高分子工程材料。
聚酰亚胺材料在化学结构上是以嵌段共聚物的形式存在，它由两种或多种不同的单体通过缩聚反应合成。
聚酰亚胺的主要链是由酰亚胺结构（Imide）组成的，这种结构具有高度的稳定性和热性能。
同时，聚酰亚胺的结构中还存在其他的官能团，如酰氨基（Amide）、酮基（Ketone）等，这些官能团赋予了聚酰亚胺良好的溶解性和加工性能。
由于聚酰亚胺材料具有出色的性能和广泛的应用前景，它已经被广泛应用于航空航天、电子、光学、生物医学、汽车等领域。
例如，在航空航天领域中，聚酰亚胺材料具有低比重、高机械强度、耐高温、耐腐蚀等特点，被广泛应用于飞机零件、导弹外壳、卫星结构等；在电子领域中，聚酰亚胺材料因具有优异的电气性能和低介电常数而被广泛应用于电子器件、印刷电路板等；在光学领域中，聚酰亚胺材料因具有低透射损失、低折射率等特点而被广泛应用于光学镜片、相机镜头等。
此外，聚酰亚胺材料还具有良好的耐化学腐蚀性和耐热性能，因此在化工设备、石油勘探等领域也有广泛应用。
聚酰亚胺材料的制备方法可以分为两种：一种是通过两种或多种不同的单体通过缩聚反应合成，这种方法适用于制备嵌段共聚物的聚酰亚胺材料；另一种是通过聚酰亚胺前驱体经热处理或化学改性等方法制备聚酰亚胺材料，这种方法适用于制备交联型聚酰亚胺材料。
两种方法各有优缺点，具体应根据需要选择合适的方法。
聚酰亚胺材料的性能受到多种因素的影响，如原料单体的选择、反应条件、聚合度等。
为了提高聚酰亚胺材料的性能，可以通过以下方法进行改性：一是通过引入不同的官能团对聚酰亚胺进行共聚或接枝改性；二是通过引入纳米颗粒等纳米填料对聚酰亚胺进行填充改性；三是通过交联等方法对聚酰亚胺进行固化改性。
这些方法可以改善聚酰亚胺材料的机械性能、热性能、耐化学腐蚀性等。
聚酰亚胺的合成和应用_廖学明
聚酰亚胺的合成和应用廖学明,宋志祥,佘万能,屈秀宁,刘良炎(湖北省化学研究院,湖北 武汉 430074) 收稿日期:2008-06-13作者简介:廖学明(1977-),男,硕士,主要从事光敏聚酰亚胺光刻胶及耐高温UV 固化涂料的研制开发工作,E 2mail:snoop ig@ 。
摘要:简要地介绍了4种聚酰亚胺的聚合法(熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚及气相沉积法),并对这4种方法进行了比较和评述,对聚酰亚胺的应用作了简要介绍。
关键词:聚酰亚胺;合成;应用中图分类号:T Q323.7 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2008)10-0032-061 前言聚酰亚胺(P I )是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物,其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要[1]。
如式1所示。
早在1908年,Bogert 等[2]发现,通过加热42氨基邻苯二甲酸酐脱水或42氨基邻苯二甲酸二甲酯脱醇生成P I,反应式如式2所示。
近年来,随着航空、航天技术及微电子行业的发展,对耐热、高强、轻质结构材料的需求十分迫切。
P I 具有优良的热稳定性、化学稳定性、电绝缘性和力学强度,是新一代集成电路中的绝缘隔层、表面钝化层、α2粒子阻挡层、电路封装材料的主体聚合物[3,4]。
2 P I 的合成方法2.1 熔融缩聚法制备P I熔融缩聚是将单体、催化剂和分子质量调节剂等投入反应器中,加热熔融并逐步形成高聚物的过程。
Edwards [5]等用二胺与四羧酸二酯通过熔融缩聚法制备了P I,其合成反应如式3。
该反应加热到110～138℃以后,生成低分子质量的中间产物(盐),在250～300℃继续加热数小时就能转化为P I [2]。
研究表明,延长反应时间有利于提高P I 的分子质量,同时要求单体必须保持等物质的量比,才可以获得高分子质量的P I 。
由于物料经长时间的加热,通常需要氮气保护。
反应后期一般需要减压,使生成的CH 3OH 尽可能排出,有时反应需在高真空下进行。
聚酰亚胺
(2)醚酐型聚酰亚胺
醚酐型聚酰亚胺由二苯醚四羧酸二酐（OPDA）与有机芳香二胺反应得到。由 醚酐和二胺基二苯醚制备的聚酰亚胺在270℃软化， 在300-400℃范围内成为粘 流态，可以热模压成型。在390℃于模中保持1h，并不失去其工艺性，可以模塑 多次。薄膜材料在250℃空气中保持500h，其拉伸强度和伸长率的损失都不大 10%。在210℃的空气中恒温热处理300h 的重量损失低于0.05%; 在沸水中24h 煮沸后，吸水率仅为0. 5%～0. 8%。这类聚合物具有优异的介电性能，室温下 的介电常数为3. 1- 3. 5， 损耗因数为l×10- 3- 3×10- 3。体积电阻率为 1014-l015 欧姆·米；表面电阻为1015- 1016 欧姆，200℃的体积电阻率为 2×1012 欧姆·米，电气强度100- 200MV/ m。
双马来酰亚胺（BMI)
5-降冰片烯-2,3-二甲酰亚胺
加聚型聚酰亚胺 双马来聚酰亚胺 BMI为例
由顺丁烯二酐与二元胺反应
O O CH 2 CH C O O HC HC C N C O R N C O CH O C CH C O + H 2N R NH2 HC C HC NH R NHC HOOC CH CH 2H 2O COOH O
BTDA结构式
加聚型聚酰亚胺（一般均为热固性聚合物） 加聚型聚酰亚胺： 由于缩聚型聚酰亚胺具有如上所述的缺点， 为克服这些缺点，相继开发出了加聚型聚酰亚胺。目前获得 广泛应用的主要有聚双马来酰亚胺和降冰片烯基封端聚酰亚 胺。通常这些树脂都是端部带有不饱和基团的低相对分子质 量聚酰亚胺，应用时再通过不饱和端基进行聚合 。
聚酰亚胺的发展史
追溯聚酰亚胺的发展史可以看到它是一类大有发展前途的高分子。早在 1908年，Bogert和Renshaw 就以4-氨基邻苯二甲酸酐或4-氨基邻苯二甲酸 二甲酯进行分子内缩聚反应制得了芳香族聚酰亚胺，但那时聚合物的本质 还未被充分认识，所以没有受到重视，直到20世纪40年代中期才有了一些 关于聚酰亚胺的专利出现。 20 世纪50 年代末期制得高分子量的芳族聚酰 亚胺。1961 年杜邦公司采用芳香族二胺和芳香族二配的缩合反应，用二步 法工艺合成了聚均苯四甲酰亚胺薄膜(Kapton)，并于1961年正式实现了PI 的工业化。1964 年开发生产聚均苯四甲酰 亚胺模塑料(Vespel)。1965 年公开报道该聚合物的薄膜和塑料。继而，它 的粘合剂、涂料、泡沫和纤维相继出现。1964 年，Amoco 公司开发聚酰 胺－亚胺电器绝缘用清漆(AI) ,1972 年， 该公司开发了模制材料(Torlon), 1976 年Torlon 实现商品化。1969 年法国罗纳- 普朗克公司首先开发成功 双马来酰亚胺预聚体(Kerimid601)，该聚合物在固化时不产生副产物气体， 容易成形加工，制品无气孔。
聚酰亚胺合成
聚酰亚胺的研究与进展摘要聚酰亚胺是一种重要的高性能聚合物材料，由于其优异的耐热性能、介电性能、粘附性能、耐辐射性能、力学机械性能以及很好的化学物理稳定性等，近年来在航天航空、电子电力、精密机械等高新技术领域得到了广泛的应用，是目前树脂基复合材料中耐温性最高的材料之一。
本文详细介绍了聚酰亚胺的分类, 合成方法, 应用及其发展究现状和未来的发展动向。
关键词聚酰亚胺；合成方法；耐高温复合材料；涂料；覆铜板1、前言随着航空航天、电子信息、汽车工业、家用电器等诸多方面技术领域日新月异的发展, 对材料提出的要求也越来越高。
如: 高的耐热性和机械性能,优良的电性能和耐久性等,因此材料的研究也在不断地朝着高性能化、多功能化、轻量化和低成本化方向发展。
聚酰亚胺就是综合性能非常优异的材料。
它是一类主链上含有酰亚胺环的高分子材料。
由于主链上含有芳香环, 它作为先进复合材料基体,具有突出的耐温性能和优异的机械性能,是目前树脂基复合材料中耐温性最高的材料之一。
用作电子信息材料,聚酰亚胺除了具有突出的耐高温性外, 还具有突出的介电性能与抗辐射性能,是当前微电子信息领域中最好的封装和涂覆材料之一。
除此之外,聚酰亚胺树脂在胶粘剂、纤维、塑料与光刻胶等方面也表现出综合性能优异的特点。
为此,近些年来,人们对聚酰亚胺树脂给予了高度的重视,聚酰亚胺树脂的研究与应用得以迅速发展。
在应用方面,目前国际上生产聚酰亚胺的厂家有超过60家之多并且聚酰亚胺种类繁多,重要品种就有20多个,其应用领域也在不断扩大。
从上世纪60年代以来,我国聚酰亚胺材料也迅速发展。
2、聚酰亚胺材料的分类聚酰亚胺主要分为脂肪族聚酰亚胺和芳香族聚酰亚胺。
因为脂肪族聚酰亚胺实用性差, 因此通常所说的聚酰亚胺一般指芳香族聚酰亚胺。
另外,从合成方法来分,聚酰亚胺材料可分为热固性树脂和热塑性树脂两大类。
热塑性聚酰亚胺材料一般采用两步合成法制备,即首先在极性溶剂中由有机芳香四酸二酐和有机芳香二胺反应制成聚酰胺酸溶液, 然后经高温热处理使聚酰胺酸环化脱水生成不溶不熔的聚酰亚胺材料。
聚酰亚胺概述
聚酰亚胺概述聚酰亚胺（Polyimide，PI），是分子结构中含有酰亚胺环的一类高分子化合物，是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一。
聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。
近年来各国都将聚酰亚胺作为最有希望的工程塑料之一进行研究、开发及利用。
聚酰亚胺最早出现是在1908年，Bogert和Renshaw以4-氨基邻苯二甲酸酐或4-氨基邻苯二甲酸二甲酯进行分子内缩聚反应制得了芳香族聚酰亚胺，但那时聚合物的本质还未被充分认识，所以没有受到重视，直到20世纪40年代中期才有了一些关于聚酰亚胺的专利出现。
20世纪50年代末期制得高分子量的芳族聚酰亚胺。
1955年，美国DuPont公司Edwards与Robison申请了世界上第一项有关聚酰亚胺在材料应用方面的专利。
1961年，DuPont公司采用芳香族二胺和芳香族二酐的缩合反应，用二步法工艺合成了聚均苯四甲酰亚胺薄膜（Kapton），并于1961年正式实现了聚酰亚胺的工业化。
1964年，开发生产聚均苯四甲酰亚胺模塑料（Vespel）。
1965年，公开报道该聚合物的薄膜和塑料。
继而，它的黏合剂、涂料、泡沫和纤维相继出现。
1969年，法国罗纳-普朗克公司（Rhone-Poulene）首先开发成功双马来酰亚胺预聚体（Kerimid 601），它是先进复合材料的理想基体树脂，该聚合物在固化时不产生副产物挥发性气体，容易成型加工，制品内部致密无气孔，但聚酰亚胺真正作为一种材料而实现商品化则是在20世纪60年代。
1.聚酰亚胺的分子结构与性能（1）聚酰亚胺的分子结构聚酰亚胺由含二胺和二酐的化合物经逐步聚合制备，二胺和二酐的结构不同，可制备一系列不同结构和性能的聚酰亚胺。
结构简式如下：聚酰亚胺的主链重复结构单元中含酰亚胺基团，芳环中的碳和氧以双键相连，芳杂环产生共轭效应，这些都增强了主键键能和分子间作用力。
聚酰亚胺分子由于具有十分稳定的芳杂环结构，分子规整、对称性强，有利于结晶，且分子堆积密度高，分子间距离小，分子链刚性大，因此体现出其他高分子材料所无法比拟的优异性能。
几种可溶性聚酰亚胺的合成与性能表征
几种可溶性聚酰亚胺的合成与性能
表征
可溶性聚酰亚胺的合成方法：
一、高效液相法：利用高效液相色谱仪进行高选择性的水相聚合反应，从而得到具有良好溶解性和结晶特性的可溶性聚酰亚胺。
二、超声波法：将聚合剂和重氮化合物溶液加入到容器中，再加入少量超声波，使之混合、热处理以及冷却，以此来得到可溶性聚酰亚胺。
三、双组分法：将聚合剂和重氮化合物混合并加热，在较低的温度和压力下形成可溶性聚酰亚胺。
可溶性聚酰亚胺的性能表征：
1、溶解性：可溶性聚酰亚胺可以溶于多种溶剂，如水、乙醇、乙醚、丙酮等，具有很强的溶解性。
2、热稳定性：可溶性聚酰亚胺可以在较高的温度保持稳定性，具有较高的热稳定性。
3、机械强度：可溶性聚酰亚胺具有较高的机械强度，可以耐受较大的压力。
4、耐腐蚀性：可溶性聚酰亚胺具有较高的耐腐蚀性，可以有效抵御多种腐蚀剂。
聚酰亚胺材料的制备与应用研究
聚酰亚胺材料的制备与应用研究聚酰亚胺是一种重要的高性能材料，它具有很高的强度、刚度、耐热性和耐化学性能。
因此，聚酰亚胺材料广泛应用于航空、航天、汽车、电子、光学等领域。
本文将就聚酰亚胺材料的制备与应用进行研究。
一、聚酰亚胺材料的制备方法聚酰亚胺材料可通过多种方法制备，其中包括溶胶-凝胶法、两步成膜法、自聚法、嵌段共聚法以及加速氧化法等。
（1）溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将单体在液态中先制备成凝胶，然后再进行热处理使之形成聚合物的方法。
其过程可分为溶胶制备、凝胶制备以及热处理三个阶段。
该方法具有操作简便、成本低、性能优异、适用范围广等特点。
（2）两步成膜法两步成膜法是一种将聚酰亚胺原液涂覆在基材表面，再通过热处理将其形成成膜的方法。
首先，聚酰亚胺原液在基材表面涂覆成薄膜，然后通过热处理使之形成具有高性能的聚酰亚胺薄膜。
该方法具有成本低、操作简便、成膜速度快等优点。
（3）自聚法自聚法是一种将单体在高温高压环境下聚合而成的方法。
该方法具有反应速度快、聚合度高、产品质量优等特点。
（4）嵌段共聚法嵌段共聚法是一种将半胺与半酸嵌段共聚而成的方法。
该方法具有聚合度高、微结构可控等特点。
（5）加速氧化法加速氧化法是一种利用氧化试剂促进聚酰亚胺形成的方法。
该方法具有反应快、操作简便、设备简单等优点。
二、聚酰亚胺材料的应用研究（1）航空领域聚酰亚胺材料在航空领域中应用广泛，如飞机结构材料、翼型结构材料、发动机叶片材料等。
其在航空领域的应用能够提高飞机的载荷能力、提高燃油效率、降低机身重量。
（2）电子领域聚酰亚胺材料在电子领域中应用广泛，如晶体管基板、电容器、LED封装等。
其在电子领域的应用能够提高电子产品的细节和防护性能。
（3）汽车领域聚酰亚胺材料在汽车领域中应用广泛，如发动机缸盖、汽车座椅支架、车门等。
其在汽车领域的应用能够提高汽车的安全性、降低噪音、提高耐久性。
（4）医学领域聚酰亚胺材料在医学领域中应用广泛，如人工心脏瓣膜、人工关节、骨钉等。
光电功能聚酰亚胺材料及器件_概述说明
光电功能聚酰亚胺材料及器件概述说明1. 引言1.1 概述光电功能聚酰亚胺材料具有广泛的应用潜力，可在光电领域中发挥重要作用。
该类材料能够同时具备聚酰亚胺的优良性能和光电功能的特点，使得它们在太阳能电池、光敏传感器、发光器件以及显示器件等领域都具备广阔的应用前景。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述：引言部分为文章的开端，介绍了光电功能聚酰亚胺材料及器件的主要内容和意义。
接下来的章节将依次介绍光电功能聚酰亚胺材料、光电功能聚酰亚胺器件以及其在各个应用领域中的应用情况，并对未来的发展趋势进行展望。
最后，我们将通过总结来得出一些结论。
1.3 目的本文旨在系统全面地介绍光电功能聚酰亚胺材料及器件，包括其基本概念、制备方法、性质研究和应用领域等方面的内容。
通过对这些方面的探讨，旨在提高读者对于光电功能聚酰亚胺材料及器件的理解，并展望其在未来的发展前景，为相关领域的研究和应用提供参考依据。
2. 光电功能聚酰亚胺材料:2.1 聚酰亚胺材料概述:聚酰亚胺（Polyimide，简称PI）是一类具有特殊结构和性质的高性能聚合物材料。
其具有优异的热稳定性、化学稳定性、机械强度和电绝缘性能，广泛应用于各个领域。
光电功能聚酰亚胺则是在传统聚酰亚胺基础上引入光电特性，并增加了对光敏响应的能力。
2.2 光电性质研究:近年来，研究者们对光电功能聚酰亚胺材料进行了广泛研究。
这些研究主要集中在分析和改善材料的光学特性、电学特性以及与光相关的感应能力。
通过调整聚酰亚胺中的共轭结构或添加染料等方法，可使其呈现出光吸收、光发射、非线性光学以及光传导等特性，进而赋予材料丰富的光电功能。
2.3 聚酰亚胺的合成方法:聚酰亚胺的合成方法多种多样，常见的包括两步法和一步法。
两步法指的是首先合成聚酰胺前驱体（Poly(amic acid)，简称PAA），再通过热缩聚反应形成聚酰亚胺。
一步法则是直接通过热缩聚反应一次完成。
无论采用哪种方法，都需要严格控制反应条件和选择适当的原料，以确保聚酰亚胺材料具备所需的光电性能。
高分子化学-聚酰亚胺
性能
优点：聚酰亚胺树脂(PI)的综合性能非常优秀，它具 有抗腐蚀、抗疲劳、耐高温、耐磨损、耐冲击、密 度小、噪音低、使用寿命长等特点。 缺点：熔点太高，不溶于大多数有机溶剂，加工流 动性不佳，易水解、吸水性较高及膨胀系数大等。
合成
聚酰亚胺的聚合方法主要有三种，熔融聚合、溶液聚合和界面 聚合。
国内研究进展：
我国最早在1962 年开始进行聚酰亚胺的研究． 近年来，中 国科学院化学研究所是国内最先进行PMＲ 聚酰亚胺研究， 并且研制出短纤维和颗粒增强的聚酰亚胺复合材料。 目前，国内聚酰亚胺的研究机构达50 多家，从事生产的厂 家能达20 多家，全国生产能力有700t /a． 聚酰亚胺材料已 应广泛用于航空、航天、电工、电子、通讯、建筑和汽车等 尖端技术领域中。
该法主要用于制备芳香族 PI
应用
1．薄膜：用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。透明的聚酰 亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版。 2．涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用。
3、先进复合材料：用于航天、航空器及火箭部件。 4、纤维：弹性模量仅次于碳纤维，作为高 温介质及放射性 物质的过滤材料和防弹、防火织物。
此外，PI还可应用于光刻胶、胶粘剂、泡沫塑料、分离膜、 液晶材料、传感器用材料及微电子等众多领域。
研究发展
国外研究进展：
聚酰亚胺国外研究较早，1908 首先合成芳族聚酰亚胺。目前 为止,聚酰亚胺已有20多个大品种, 初步估计世界生产厂家在 50家以上。 随着航空航天、汽车,特别是电子工业的持续惊人发展,迫切 要求电子设备小型化、轻量化、高功能和高可靠性。聚酰亚 胺所具有的优异性能能充分满足上述要求。它的发展前途无 限光明
聚酰亚胺的生产设计
B线题目：聚酰亚胺的生产设计聚酰亚胺生产摘要本文介绍了生产聚酰亚胺的基本情况以及生产工艺流程，介绍了聚酰亚胺的性能，来源以及的生产工艺，聚酰亚胺通过均苯四甲酸二酐和4，4’-二氨基二苯醚经缩聚及环化两步反应而得。
进一步介绍了聚酰亚胺的应用。
认识聚酰亚胺车间设计的基本流程，以及车间布置和厂址的选择方法。
关键词：聚酰亚胺均苯四酸二酐4，4’-二氨基二苯醚生产工艺1、概述聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。
近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。
聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是"解决问题的能手"（protion solver），并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。
2、聚酰亚胺的性能1、全芳香聚酰亚胺按热重分析，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℃，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。
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，而联苯型聚酰亚胺（UpilexS）达到400Mpa。
作为工程塑料，弹性膜量通常为3－4Gpa，纤维可达到200Gpa，据理论计算，均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达500Gpa，仅次于碳纤维。
4、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。
一种聚酰亚胺粉末及其制备方法
一种聚酰亚胺粉末及其制备方法聚酰亚胺是一种常见的高性能聚合物材料，具有优异的热稳定性、机械性能和耐腐蚀性。
聚酰亚胺粉末是聚酰亚胺的一种形态，广泛应用于复合材料、涂料、电子封装等领域。
本文将介绍聚酰亚胺粉末的制备方法及其在各个领域中的应用。
聚酰亚胺粉末的制备方法主要包括溶液法和固相法两种。
溶液法是将聚酰亚胺聚合物溶解于溶剂中，然后通过蒸发溶剂或凝胶化等方式得到粉末。
固相法则是将聚酰亚胺聚合物经过机械研磨、热处理等工艺得到粉末。
这两种方法各有优劣，可根据具体需求选择适合的制备方法。
聚酰亚胺粉末的制备过程中，需要注意控制聚合反应的温度、时间和聚合物的浓度等参数，以保证所得到的粉末具有良好的性能。
此外，为了提高聚酰亚胺粉末的分散性和稳定性，可以在制备过程中加入表面活性剂或分散剂。
聚酰亚胺粉末具有许多优异的性能，使其在各个领域中得到广泛应用。
在复合材料领域，聚酰亚胺粉末可以与碳纤维、玻璃纤维等增强材料进行复合，提高材料的强度和耐热性。
在涂料领域，聚酰亚胺粉末可以作为涂料的成膜剂，提供优异的耐腐蚀性和耐热性。
在电子封装领域，聚酰亚胺粉末可以用于制备高性能的封装材料，具有优异的绝缘性能和耐高温性能。
除了上述应用领域，聚酰亚胺粉末还可以应用于航空航天、汽车制造、电子器件等领域。
在航空航天领域，聚酰亚胺粉末被广泛用于制备高性能的航空器件，如航空发动机部件、航天器热控制系统等。
在汽车制造领域，聚酰亚胺粉末可以用于制备轻量化材料，提高汽车的燃油效率和安全性能。
在电子器件领域，聚酰亚胺粉末可以用于制备高性能的电路板和封装材料，提供优异的电气性能和热性能。
聚酰亚胺粉末是一种具有广泛应用前景的高性能材料。
通过合适的制备方法，可以得到具有优异性能的聚酰亚胺粉末，并在复合材料、涂料、电子封装等领域中发挥重要作用。
随着科学技术的不断进步，聚酰亚胺粉末的制备方法和应用领域还将不断拓展，为各个行业带来更多的发展机遇。
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聚酰亚胺的合成方法
聚酰亚胺是一类环链化合物，根据其结构和制备方法，可分成主链含有脂肪链的聚酰亚胺和主链中含有芳环链的聚酰亚胺2大类。
其通式为：
聚酰亚胺由四酸二酐与二胺聚合而成，合成方法有一步法、二步法、三步法和气相沉积法。
2.1一步法
一步法是二酐和二胺在高沸点溶剂中直接聚合生成聚酰亚胺，即单体不经由聚酰胺酸而直接合成聚酰亚胺。
该法的反应条件比热处理要温和得多，关键要选择合适的溶剂。
为提高聚合物的相对分子质量，应尽量脱去水份。
通常采用带水剂进行共沸以脱去生成的水，或用异氰酸酯替代二胺和生成的聚酰胺酸盐在高温高压下聚合。
此法的控制工艺尚需完善，并正向实用化迈进。
反应方程式如图1。
2.2二步法
二步法是先由二酐和二胺获得前驱体聚酰胺酸，再通过加热或化学方法，分子内脱水闭环生成聚酰亚胺。
化学亚胺化法，即用脱水剂处理聚酰胺酸；化学环化后生成的聚酰亚胺中含有大量异酰亚胺，该法制得的聚酰亚胺与用加热方法制得的聚酰亚胺，物理和化学性能有差异，特别是异酰亚胺环具有较低的热稳定性和高化学反应活性；应用不同的脱水剂，环化产物中亚胺/异酰亚胺的比例不同，可认为是互变异构的高度不稳定所引起的。
二步法工艺成熟，但聚酰胺酸溶液不稳定对水汽很敏感，储存过程中常发生分解，所以又出现聚酰胺酸烷基酯法、聚酰胺酸硅烷基酯法等改进方法
聚酰亚胺的另一种前驱体聚酰胺酯，是一种相对稳定的聚合物，能以固态或溶液形式长期存放高相对分子质量的聚酰胺酯通常是由芳香二酸二酯经酰氯化后，与芳香二胺进行溶液缩聚或界面缩聚制得；聚酰胺酯受热或在有机碱的催化下发生酰亚胺化反应生成聚酰亚胺，但脱掉的小分子化
合物是醇或α-烯烃而不是水。
中间体聚酰胺酯的溶解性好于聚酰胺酸，可溶于常用低沸点有机溶剂，如二氯甲烷、四氢呋喃等，并可获得高浓度溶液而且可通过改变酯基结构使聚酰胺酯性能各异，可用于制备高强高模材料，是合成聚酰亚胺的典型方法。
但其酰亚胺化反应活性低，工艺复杂，制造成本高，有待优化。
反应方程式如图2。
2.3三步法
三步法是经由聚异酰亚胺得到聚酰亚胺的方法。
聚异酰亚胺结构稳定，作为聚酰亚胺的先母体，由于热处理时不会放出水等低分子物质，容易异构化成酰亚胺，能制得性能优良的聚酰亚胺。
聚异酰亚胺是由聚酰胺酸在脱水剂作用下，脱水环化为聚异酰亚胺，然后在酸或碱等催化剂作用下异构化成聚酰亚胺，此异构化反应在高温下很容易进行。
聚异酰亚胺溶解性好，玻璃化转变温度较低，加工性能优良。
聚酰亚胺为不溶、不熔性材料，难于加工，通常采用先在预聚物聚酰亚胺阶段加工，但由于在高温下进行，亚胺化时闭环脱水易使制品产生气孔，导致制品的机械性能和电性能下降，难以获得理想的产品，作为聚酰亚胺预聚的聚异酰亚胺，其玻璃化温度低于对应的聚酰亚胺，热处理时不会放出水分，易异构化成聚酰亚胺，因此用聚异酰亚胺代替聚酰胺酸作为聚酰亚胺的前身材料，可制得性能优良的制品。
该法较新颖，正受到广泛关注。
2.4气相沉积法
气相沉积法主要用于制备聚酰亚胺薄膜，反应是在高温下使二酸酐与二胺直接以气流的形式输送到混炼机内进行混炼，制成薄膜，这是由单体直接合成聚酰亚胺涂层的方法。