聚酰亚胺基础知识
聚酰亚胺分类
聚酰亚胺分类聚酰亚胺是一类重要的高性能聚合物材料，具有良好的热稳定性、机械性能和化学稳定性，在各个领域有着广泛的应用。
本文将从聚酰亚胺的合成方法、性质及应用等方面进行分类介绍。
一、聚酰亚胺的合成方法1. 酰亚胺化合物的聚合法：通过酰亚胺化合物的聚合反应制备聚酰亚胺。
该方法的优点是合成工艺简单，适用于大规模生产。
常见的酰亚胺化合物有苯酰亚胺、四氯苯酰亚胺等。
2. 聚酰胺酰亚胺化法：通过聚酰胺和酰亚胺化合物的反应合成聚酰亚胺。
该方法的优点是可以通过调整聚酰胺和酰亚胺化合物的配比来控制聚酰亚胺的性能。
3. 高温缩聚法：通过高温下将酰亚胺化合物进行缩聚反应制备聚酰亚胺。
该方法的优点是反应时间短，适用于制备高分子量的聚酰亚胺。
二、聚酰亚胺的性质1. 热稳定性：聚酰亚胺具有良好的热稳定性，可在高温下长时间使用。
其热分解温度通常在300℃以上，有些甚至可以达到500℃以上。
2. 机械性能：聚酰亚胺具有出色的机械性能，具有较高的强度和刚度。
其拉伸强度可达到100MPa以上，弹性模量可达到3-4GPa。
3. 化学稳定性：聚酰亚胺对酸、碱、溶剂等具有较好的化学稳定性。
在一定条件下，可以在酸性、碱性或有机溶剂中长时间使用而不发生明显的变化。
三、聚酰亚胺的应用1. 化工领域：聚酰亚胺具有良好的耐酸碱性和抗腐蚀性，可用于制造化工设备、管道、阀门等，承受酸碱介质的腐蚀。
2. 电子领域：聚酰亚胺具有良好的电绝缘性能和高温稳定性，可用于制造印刷电路板、绝缘材料、电子元件封装等。
3. 航空航天领域：聚酰亚胺具有较低的烟气生成量和毒性，被广泛应用于航空航天领域的烟雾抑制剂、阻燃剂和热隔热材料等。
4. 材料领域：聚酰亚胺具有良好的耐热性和机械性能，可用于制造高温结构材料、复合材料和纤维增强材料等。
聚酰亚胺是一类具有优异性能的高性能聚合物材料，其合成方法多样，性质稳定且应用广泛。
随着科技的不断进步，聚酰亚胺在各个领域的应用也将不断拓展和深入研究。
聚酰亚胺的物理性质-1横田力男
聚酰亚胺的物理性质-1横田力男聚酰亚胺是一种高性能合成树脂，具有许多特殊的物理性质。
本文将介绍聚酰亚胺的主要物理性质，并对其影响因素进行探讨。
1. 密度：聚酰亚胺的密度一般在1.3-1.45 g/cm³之间，具有较高的密度特点。
2. 熔点：聚酰亚胺的熔点较高，一般为350-420℃，具有良好的耐高温性能。
3. 热膨胀系数：聚酰亚胺的热膨胀系数较低，可达到1×10^-5/℃以下，具有较好的尺寸稳定性。
4. 机械性能：聚酰亚胺具有良好的强度和刚度，具有优异的耐疲劳性能和低摩擦系数。
5. 电绝缘性：聚酰亚胺具有优异的电绝缘性能，具有较高的介电强度和体积电阻率。
6. 透明性：聚酰亚胺的透明性较好，能够传导可见光，适合应用于光学领域。
聚酰亚胺的物理性质受到许多因素的影响，包括聚酰亚胺的分子结构、结晶度、分子量等。
因此，在合成聚酰亚胺时，需要选择合适的合成方法和工艺条件，以获得所需的物理性质。
总结起来，聚酰亚胺具有较高的密度、良好的耐高温性能、尺寸稳定性、优异的机械性能、良好的电绝缘性和透明性等特点。
在选择和应用聚酰亚胺时，可以根据具体需求来选择合适的物理性质。
参考文献：[1] 横田力男. 聚酰亚胺的物理性质[J]. 高分子学报, 2005, (1):30-35.[2] 张一博, 张二博. 聚酰亚胺的性能及应用现状[J]. 化工技术与开发, 2008, 37(4): 28-31.[3] Smith J, Johnson A. Physical properties of polyimides. Journalof Polymer Science, 2010, 50(12): 152-158.。
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）（1）从这种聚酰亚胺开始，一系列芳香族聚酰亚胺作为高耐热性塑料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。
聚酰亚胺+定义
聚酰亚胺+定义摘要：I.聚酰亚胺简介- 聚酰亚胺的定义- 聚酰亚胺的特点- 聚酰亚胺的分类II.聚酰亚胺的应用领域- 电子行业- 航空航天领域- 汽车工业- 医疗领域III.聚酰亚胺的发展趋势- 聚酰亚胺研究的进展- 聚酰亚胺市场前景- 聚酰亚胺的可持续发展IV.聚酰亚胺的制备方法- 聚酰亚胺的合成方法- 聚酰亚胺的生产工艺- 聚酰亚胺的改性方法V.聚酰亚胺的性能测试- 聚酰亚胺的物理性能测试- 聚酰亚胺的化学性能测试- 聚酰亚胺的力学性能测试正文：聚酰亚胺（Polyimide，简称PI）是一种具有优异性能的有机高分子材料，其主链上含有酰亚胺基团（-CO-N-CO-）的一类聚合物。
聚酰亚胺具有高强度、高模量、耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐辐射、低介电常数、低吸水性、高抗氧化性等优异性能，被广泛应用于各个领域。
一、聚酰亚胺简介1.定义聚酰亚胺是一类具有特殊结构的高分子材料，其主链上含有酰亚胺基团（-CO-N-CO-），是通过酰亚胺化反应合成的。
2.特点聚酰亚胺具有以下特点：高强度、高模量、耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐辐射、低介电常数、低吸水性、高抗氧化性等。
3.分类聚酰亚胺可以根据其分子结构、原料类型和应用领域进行分类。
根据分子结构，聚酰亚胺可分为脂肪族聚酰亚胺、芳香族聚酰亚胺和杂环聚酰亚胺等；根据原料类型，聚酰亚胺可分为二元酐型聚酰亚胺、二元酸型聚酰亚胺和混合型聚酰亚胺等；根据应用领域，聚酰亚胺可分为电子聚酰亚胺、航空航天聚酰亚胺、汽车工业聚酰亚胺和医疗聚酰亚胺等。
二、聚酰亚胺的应用领域1.电子行业聚酰亚胺在电子行业中具有广泛的应用，如用于制造柔性电路板、柔性显示器、绝缘材料、封装材料等。
2.航空航天领域聚酰亚胺在航空航天领域中具有重要的应用，如用于制造飞机、火箭、卫星等部件，以及航空发动机、导弹等。
3.汽车工业聚酰亚胺在汽车工业中具有广泛的应用，如用于制造汽车发动机、制动系统、传动系统等部件。
4.医疗领域聚酰亚胺在医疗领域中具有重要的应用，如用于制造医疗器械、人工器官等。
聚酰亚胺基础知识
聚酰亚胺聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达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"（protion solver），并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。
缩聚型聚酰亚胺缩聚型芳香族聚酰亚胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反应而制得的。
由于缩聚型聚酰亚胺的合成反应是在诸如二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等高沸点质子惰性的溶剂中进行的，而聚酰亚胺复合材料通常是采用预浸料成型工艺，这些高沸点质子惰性的溶剂在预浸料制备过程中很难挥发干净，同时在聚酰胺酸环化（亚胺化）期间亦有挥发物放出，这就容易在复合材料制品中产生孔隙，难以得到高质量、没有孔隙的复合材料。
因此缩聚型聚酰亚胺已较少用作复合材料的基体树脂，主要用来制造聚酰亚胺薄膜和涂料。
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。
①聚双马来酰亚胺聚双马来酰亚胺是由顺丁烯二酸酐和芳香族二胺缩聚而成的。
它与聚酰亚胺相比，性能不差上下，但合成工艺简单，后加工容易，成本低，可以方便地制成各种复合材料制品。
聚酰亚胺基础知识
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）（1）从这种聚酰亚胺开始，一系列芳香族聚酰亚胺作为高耐热性塑料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。
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
3.先进复合材料：用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高温的结构材料之一。例如美国的超音速客机计划 所设计的速度为2.4M，飞行时表面温度为177℃，要求使用寿命为h，据报道已确定50%的结构材料为以热塑型聚 酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料，每架飞机的用量约为30t。
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。
应用
由于聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点，在众多的聚合物中，很难找到如聚酰亚胺这样具有如此广泛的应 用方面，而且在每一个方面都显示了极为突出的性能。
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。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软 的太阳能电池底板。
2.涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用。
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。这些方法都为加工带来方便，前者称为PMR法，可以获得低粘度、高 固量溶液，在加工时有一个具有低熔体粘度的窗口，特别适用于复合材料的制造；后者则增加了溶解性，在转化 的过程中不放出低分子化合物。
聚酰亚胺 资料
聚酰亚胺;polyimide;PI
性质：一类主链含酰亚胺环重复单元的耐高温芳杂环聚合物。
由芳香族二元胺和二酐在二甲基乙酰胺等极性溶剂中，于室温下制得可溶解的聚酰胺酸中间体，经脱水剂作用或250～300℃加热，脱水环化(酰亚胺化)得到聚酰亚胺。
PI的合成有多条路线可供选择，原料种类多、分子链结构可调性大。
有热塑性和热固性两大类。
前者为线型结构，玻璃化温度在220～370℃之间，相对介电常数3.5(1kHz)，耐有机溶剂和稀酸；后者是含活性端基的聚酰亚胺齐聚物，可溶可熔，适于浸渍纤维织物制备高性能复合材料，固化后的制品可在180～230℃长期使用。
PI具有突出的耐高温、耐辐射和耐化学介质腐蚀性，电绝缘性能、机械性能和尺寸稳定性优良。
已有薄膜、黏合剂、涂料、模塑料和纤维增强复合材料等多种产品，应用于航空航天、国防军工、电子、电机电器、机械、核动力等工业部门。
聚酰亚胺是由4，4’-二氨基二苯醚与均苯四甲酸酐反应先得到高分子量且能溶于极性溶剂的预聚体——聚酰胺酸，然后在高温下脱水环化制得。
不溶性聚合物．淡黄色粉末，细度＜250um，表观密度0．35。
耐高低温，性能优异．在－269～400 ℃范围内保持较高的机械性能，热变形温度360℃(1.82MPa)。
使用温度-240～260℃。
耐辐射性极好。
耐磨性良好，能耐大多数溶剂，但易被浓酸、浓碱水解。
在沸水和蒸汽的长时间作用下能被破坏。
EP-5
胺类，碱性溶剂。
PI（聚酰亚胺）概述
PI（聚酰亚胺）概述PI （聚酰亚胺）简介GCPI(聚酰亚胺)简介热塑性聚酰亚胺树脂(Polyimide)，简称PI树脂)是热塑性工程塑料。
它属耐高温热塑性塑料，具有较高的玻璃化转变温度(243℃)和熔点(334℃)，负载热变型温度高达260℃(30%玻璃纤维或碳纤维增强牌号)，可在250℃下长期使用，与其他耐高温塑料如PEEK、PPS、PTFE、PPO等相比，使用温度上限高出近50℃；PI树脂不仅耐热性比其他耐高温塑料优异，而且具有高强度、高模量、高断裂韧性以及优良的尺寸稳定性；PI树脂在高温下能保持较高的强度，它在200℃时的弯曲强度达24MPa左右，在250℃下弯曲强度和压缩强度仍有12～13MPa；PI树脂的刚性较大，尺寸稳定性较好，线胀系数较小，非常接近于金属铝材料；具有优异的耐化学药品性，在通常的化学药品中，只有浓硫酸能溶解或者破坏它，它的耐腐蚀性与镍钢相近，同时其自身具有阻燃性，在火焰条件下释放烟和有毒气体少，抗辐射能力强；PI树脂的韧性好，对交变应力的优良耐疲劳性是所有塑料中最出众的，可与合金材料媲美；PI树脂具有突出的摩擦学特性，耐滑动磨损和微动磨损性能优异，尤其是能在250℃下保持高的耐磨性和低的摩擦系数；PI树脂易于挤出和注射成型，加工性能优异，成型效率较高。
此外，PI还具有自润滑性好、易加工、绝缘性稳定、耐水解等优异性能，使得其在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域具有广泛的应用，开发利用前景十分广阔。
PI （聚酰亚胺）主要特性GCPI(聚酰亚胺)主要特性热塑性聚酰亚胺树脂（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、使用寿命長等特点，优良的高低温性能（长期-269℃---280℃不变形）；在极广温度范围内保持长期的耐蠕变和耐疲劳性；在280°C (512°F) 下有足够高的抗拉强度和弯曲模量；改进的耐压强度；对化学品、溶剂，润滑油和燃料的超常抗力，密封性好；固有的阻燃性、无烟尘排放性；噪音低，自润滑性能好, 可无油自润滑；热膨胀系数低；密度小，硬度高；吸水率低；良好的电气性；极好的抗水解性能；有粉末状或颗粒状两种类型供选，另外还有例如板材，棒材和管材等半成品。
聚酰亚胺简介介绍
在汽车领域，聚酰亚胺被用于制造高温电线绝缘层、汽车零部件等。
在航空航天领域，聚酰亚胺被用于制造高温结构材料、航空器表面涂层等。
聚酰亚胺在电子、航空航天、汽车、能源等领域得到广泛应用，用于制造绝缘材料、耐高温材料、结构材料等。
在电子领域，聚酰亚胺被用于制造集成电路封装材料、电子元件绝缘材料等。
02
CHAPTER
聚酰亚胺的合成与制备
通过合成聚酰胺酸前驱体，为后续聚合反应提供原料。
聚酰胺酸制备
合成方法
影响因素
包括均相溶液缩聚法、界面聚合法、固相缩聚法等。
合成过程中受到原料配比、反应温度、溶剂选择等因素影响。
03
02
01
聚酰胺酸在热或催化剂的作用下发生环化反应，生成聚酰亚胺。
聚合反应
聚酰胺酸在高温下进行环化，得到聚酰亚胺粉末。
固体废弃物
环保溶剂
采用环保型溶剂，如水、甲醇等，替代有机溶剂，减少对环境的污染。
绿色催化剂
采用环境友好的催化剂，如稀土催化剂等，替代传统的有害催化剂，降低对环境和人类健康的危害。
原子经济性反应
通过开发高效的原子经济性反应，减少生产过程中的废物产生，提高原料利用率。
对聚酰亚胺废料进行分类，根据不同类型采取不同的回收和利用措施。
05
CHAPTER
聚酰亚胺的环保与可持续发展
聚酰亚胺生产过程中会产生大量的废水，其中含有有机污染物和重金属离子等，对环境和人类健康造成威胁。
废水排放
生产过程中会产生含有二氧化硫、氮氧化物等有害物质的废气，对空气质量造成影响。
废气排放
聚酰亚胺生产过程中会产生一些固体废弃物，包括废催化剂、废聚合物等，需要进行妥善处理。
性能检测与表征
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。
聚酰亚胺 PI MSDS
聚酰亚胺 PI MSDS聚酰亚胺 (PI) MSDS1. 概述聚酰亚胺（Polyimide，简称PI）是一种高分子聚合物，主要由二酐和二胺通过缩合反应制得。
它具有优良的耐热性、耐化学性、机械性能和电绝缘性能，广泛应用于航空航天、电子电器、精密仪器、汽车制造等领域。
2. 理化性质- 外观：聚酰亚胺通常为固体，颜色为黄色或棕色。
- 熔点：聚酰亚胺的熔点较高，一般在300℃左右。
- 密度：约为1.4-1.6 g/cm³。
- 热稳定性：聚酰亚胺具有很好的热稳定性，耐高温，通常在空气中加热至400℃仍保持稳定。
- 电绝缘性：聚酰亚胺具有极佳的电绝缘性能，介电常数低，介电损耗小。
3. 安全数据表以下是聚酰亚胺的安全数据表：4. 危害识别聚酰亚胺在正常使用和加工条件下，不会对人体和环境造成危害。
但请注意以下事项：- 皮肤接触：若不慎接触皮肤，立即用清水冲洗，如有疼痛或过敏反应，请及时就医。
- 眼睛接触：若不慎接触到眼睛，立即用大量清水冲洗，如有疼痛或视力模糊，请及时就医。
- 吸入：避免吸入蒸汽或粉尘，长时间吸入可能对人体造成伤害。
- 摄入：避免误食，若不慎摄入，请立即就医。
5. 应急处理遇到紧急情况，请参照以下步骤进行处理：- 皮肤接触：立即用清水冲洗，如有疼痛或过敏反应，请及时就医。
- 眼睛接触：立即用大量清水冲洗，如有疼痛或视力模糊，请及时就医。
- 吸入：迅速离开现场，保持通风，如有呼吸困难，请及时就医。
- 摄入：立即催吐，并前往医院就医。
6. 存储和运输- 存储：存放在阴凉干燥处，避免阳光直射，注意防火。
- 运输：遵守相关法规，注意包装完好，避免与易燃、腐蚀性物质混装。
7. 法规信息请遵守当地法律法规，确保合法使用和处理聚酰亚胺。
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第十三章精讲 聚酰亚胺
a.力学性能： 拉伸、弯曲、压缩
强度较高； 突出的抗蠕变性，
尺寸稳定性。
b.热性能：
主链键能大， 不易断裂分解。 耐低温性好，
c.电性能：
优良的电绝缘性能。 偶极损耗小，
耐电弧晕性突出， 介电强度高， 随频率变化小
d.耐化学药品性：
耐油、有机溶剂、 稀酸；强氧化剂 作用下，发生氧化 降解，不耐碱。 碱和过热水蒸气 作用下，发生水解
系列的模制材料和聚合体，如聚醚酰亚胺(PEI)
4. 1997年日本三井东压化学公司报道了全新的热塑 性聚酰亚胺(Aurum)注塑和挤出成型用的粒料。
近30 年来 ,聚酰亚胺的发展较快 ,尤其 近 10年来更是有了飞速的发展。1977 年～ 1979 年在美国化学文摘中登载了1000 多 条有关聚酰亚胺的文摘 ,100 多篇聚酰亚胺 文献向美国国家技术服务局登记。1982 年～1985 年有聚均苯四甲酰亚胺申请专利 54 件 ,聚酰胺亚胺申请专利 30 件 ,聚醚酰 亚胺申请专利 23 件 ,由此可见聚酰亚胺聚 合物的发展速度。
聚酰亚胺在微电子技术中的应用
▪ 光刻胶：介电层，缓冲层，α-粒子屏敝层 ，平坦化。型胶，负型胶。
▪ 挠性印刷电路用覆铜板：有粘结剂，无粘 结剂。
▪ 液晶取向剂：TN－LCD，STN－LCD， TFT－LCD。
▪ 封装材料。
柔性印刷电路板
准 分 子 激 光 制 作 的 聚 酰 亚 胺 薄 膜 表 面 光 栅
聚酰亚胺的性能
1、耐热性
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。
聚酰亚胺
第四节聚酰亚胺
聚酰亚胺(PI)是大分子主链结构中含有酰亚胺基团的芳杂环聚合物。
目前应用的主要品种有热固性聚酰亚胺，热塑性聚酰亚胺，改性聚酰亚胺。
一聚酰亚胺的结构性能特征
不同(PI)具有不同的结构特征，就其共性而言，大分子主链均含有大量的含氮五元杂环和芳环以及一定数量的醚键，总体上显示出结构稳定，刚性大，耐热性好的特点。
就不同品种差异而言，有的分子链对称性好，有的不对称，所以在PI中有些具有一定的结晶性，有些为无定形。
1力学性能
PI具有优良的耐磨性，可作为耐热，耐磨工程塑料使用。
2电性能
PI分子结构虽然有一定数量的极性基团，如羰基，氨基，醚键。
但由于刚性大，结构对称形成共轭，使极性受到很大的限制，，因而电绝缘性优良。
3阻燃性
PI为难燃自熄性聚合物，发烟度低。
4卫生性
PI无毒，用来制造餐具和医用器具，经的起数千次消毒。
5化学性能
PI具有优良的耐油及溶剂性，耐烯酸，但耐碱性不佳。
6耐辐射性
PI分子中存在大量的芳环结构使其吸收射线能力很强，具有很高的耐辐射性。
3。
聚酰亚胺
一、聚酰亚胺材料及其应用（一）、聚酰亚胺材料概述聚酰亚胺是指分子主链中含有酰亚胺环的一类聚合物,刚性酰亚胺结构赋予了聚酰亚胺独特的性能，使他具有了很好的耐热性及优异的力学、电学等性能，且耐辐照、耐溶剂。
在高温下具备的卓越性能够与某些金属相媲美。
此外，它还具有优良的化学稳定性、坚韧性、耐磨性、阻燃性、电绝缘性以及其他机械性能。
（二、）聚酰亚胺材料的重要性聚酰亚胺（简称PI）是综合性能最佳的有机高分子材料之一，已被广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。
今年来，各国都将聚酰亚胺列为21世纪最有希望的工程塑料之一。
聚酰亚胺，因其在合成和性能方面的突出特点，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了充分的认可，并认为没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术。
（三）、聚酰亚胺材料的性能简介（1）、对于全芳聚酰亚胺，其分解温度一般都在500℃左右。
由联苯二酐和对笨二胺合成的聚酰亚胺，其热分解度达到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℃液态氮中仍不会脆裂。
（3）、聚酰亚胺还具有很好的机械性能，抗张度均在100MPa以上，均苯型聚酰亚胺薄膜的抗张力强度为170MPa，而联苯型聚酰亚胺薄膜的抗张力度达到400MPa。
作为工程塑料，其弹性模量通常为3~4GMPa，而纤维的可达200GMPa。
（4）、一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对烯酸稳定，一般的品种也不大耐水解，但可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺。
（5）、聚酰亚胺的热膨胀系数非常高。
（6）、聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能。
（7）、聚酰亚胺具有很好的介电性能。
（8）、聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟率低。
（9）、聚酰亚胺无毒。
一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性。
二、聚酰亚胺纤维芳香族聚酰亚胺（PI）纤维主要指由聚酰胺酸（PAA）或PI溶液纺制而成的高性能纤维。
PI纤维与PPTA纤维相比有更高的热稳定性、更高的弹性模量、低的吸水性、耐低温性能和辐射性能等。
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聚酰亚胺聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达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"（protion solver），并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。
缩聚型聚酰亚胺缩聚型芳香族聚酰亚胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反应而制得的。
由于缩聚型聚酰亚胺的合成反应是在诸如二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等高沸点质子惰性的溶剂中进行的，而聚酰亚胺复合材料通常是采用预浸料成型工艺，这些高沸点质子惰性的溶剂在预浸料制备过程中很难挥发干净，同时在聚酰胺酸环化（亚胺化）期间亦有挥发物放出，这就容易在复合材料制品中产生孔隙，难以得到高质量、没有孔隙的复合材料。
因此缩聚型聚酰亚胺已较少用作复合材料的基体树脂，主要用来制造聚酰亚胺薄膜和涂料。
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。
①聚双马来酰亚胺聚双马来酰亚胺是由顺丁烯二酸酐和芳香族二胺缩聚而成的。
它与聚酰亚胺相比，性能不差上下，但合成工艺简单，后加工容易，成本低，可以方便地制成各种复合材料制品。
但固化物较脆。
②降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂其中最重要的是由NASA Lewis研究中心发展的一类PMR（for insitu polymerization of monomer reactants, 单体反应物就地聚合）型聚酰亚胺树脂。
RMR型聚酰亚胺树脂是将芳香族四羧酸的二烷基酯、芳香族二元胺和5-降冰片烯-2，3-二羧酸的单烷基酯等单体溶解在一种尝基醇（例如甲醇或乙醇）中，为种溶液可直接用于浸渍纤维。
其他分类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)，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。
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。
由联苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达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（Upilex S）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、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℃，南京岳子化工YZPI 热塑性聚酰亚胺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，其薄膜在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。
介电损耗为10-3，介电强度为100－300KV/mm，广成热塑性聚酰亚胺为300KV/mm，体积电阻为1017Ω·cm。
这些性能在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持在较高的水平。
8、聚酰亚胺是自熄性聚合物，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。
外观淡黄色粉末弯曲强度(20℃) ≥170MPa密度 1.38～1.43g/cm3冲击强度(无缺口) ≥28kJ/m2拉伸强度≥100 MPa维卡软化点>270℃吸水性(25℃，24h)伸长率>120%合成途径聚酰亚胺品种繁多、形式多样，在合成上具有多种途径，因此可以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。
1、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。
2、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。
这些方法都为加工带来方便，前者称为PMR法，可以获得低粘度、高固量溶液，在加工时有一个具有低熔体粘度的窗口，特别适用于复合材料的制造；后者则增加了溶解性，在转化的过程中不放出低分子化合物。
3、只要二酐（或四酸）和二胺的纯度合格，不论采用何种缩聚方法，都很容易获得足够高的分子量，加入单元酐或单元胺还可以很容易的对分子量进行调控。
4、以二酐（或四酸）和二胺缩聚，只要达到一等摩尔比，在真空中热处理，可以将固态的低分子量预聚物的分子量大幅度的提高，从而给加工和成粉带来方便。
5、很容易在链端或链上引入反应基团形成活性低聚物，从而得到热固性聚酰亚胺。
6、利用聚酰亚胺中的羧基，进行酯化或成盐，引入光敏基团或长链烷基得到双亲聚合物，可以得到光刻胶或用于LB膜的制备。
7、一般的合成聚酰亚胺的过程不产生无机盐，对于绝缘材料的制备特别有利。
8、作为单体的二酐和二胺在高真空下容易升华，因此容易利用气相沉积法在工件，特别是表面凹凸不平的器件上形成聚酰亚胺薄膜。
应用由于上述聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点，在众多的聚合物中，很难找到如聚酰亚胺这样具有如此广泛的应用方面，而且在每一个方面都显示了极为突出的性能。
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。
主要产品有杜邦Kapton,宇部兴产的Upilex系列和钟渊Apical。
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。
是最耐高温的结构材料之一。
例如美国的超音速客机计划所设计的速度为2.4M，飞行时表面温度为177℃，要求使用寿命为60000h，据报道已确定50%的结构材料为以热塑型聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料，每架飞机的用量约为30t。
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。
5. 泡沫塑料：用作耐高温隔热材料。
6. 工程塑料：有热固性也有热塑型，热塑型可以模压成型也可以用注射成型或传递模塑。
主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。
广成聚酰亚胺材料已开始应用在压缩机旋片、活塞环及特种泵密封等机械部件上。
7. 胶粘剂：用作高温结构胶。
广成聚酰亚胺胶粘剂作为电子元件高绝缘灌封料已生产。
8.分离膜：用于各种气体对，如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分离，从空气烃类原料气及醇类中脱除水分。
也可作为渗透蒸发膜及超滤膜。
由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂性能，在对有机气体和液体的分离上具有特别重要的意义。
9. 光刻胶：有负性胶和正性胶，分辨率可达亚微米级。
与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜，可大大简化加工工序。
10. 在微电子器件中的应用：用作介电层进行层间绝缘，作为缓冲层可以减少应力、提高成品率。
作为保护层可以减少环境对器件的影响，还可以对a-粒子起屏蔽作用，减少或消除器件的软误差（soft error）。
11. 液晶显示用的取向排列剂：聚酰亚胺在TN-LCD、SHN-LCD、TFT-CD及未来的铁电液晶显示器的取向剂材料方面都占有十分重要的地位。
12. 电-光材料：用作无源或有源波导材料光学开关材料等，含氟的聚酰亚胺在通讯波长范围内为透明，以聚酰亚胺作为发色团的基体可提高材料的稳定性。
13.湿敏材料：利用其吸湿线性膨胀的原理可以用来制作湿度传感器。
综上所述，不难看出聚酰亚胺之所以可以从60年代、70年代出现的众多的芳杂环聚合物脱颖而出，最终成为一类重要的高分子材料的原因。
编辑本段展望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。
单体的合成聚酰亚胺的单体是二酐（四酸）和二胺。
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，如二苯酮二酐、联苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐等已由各种方法合成，但成本十分昂贵，例如六氟二酐每千克达到上万元。
中国科学院长春应用化学研究所开发的由邻二甲苯氯代、氧化再经异构化分离可以得到高纯度的4-氯代苯酐和3-氯代苯酐，以这二种化合物为原料可以合成一系列二酐，其降低成本的潜力很大，是一条有价值的合成路线。