第十三章精讲 聚酰亚胺
聚酰亚胺 结构参数
聚酰亚胺结构参数全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：聚酰亚胺是一种高性能工程塑料，具有优异的物理性能和化学稳定性，被广泛地应用于航空航天、电子、汽车、化工等领域。
其分子结构由酰亚胺基团交替排列而成，具有特殊的分子结构，使得聚酰亚胺具有优异的热稳定性、化学稳定性和机械性能。
在制备聚酰亚胺时，其分子结构参数对其性能起着至关重要的作用。
首先是聚酰亚胺的分子链长度，它直接影响着聚合物的机械性能和热稳定性。
分子链越长，聚合物的强度和硬度就越高，热稳定性也会相应增加。
其次是聚酰亚胺的分子链取向，取向越规整，聚合物的力学性能和热稳定性就越好。
聚酰亚胺分子链之间的交联密度也会对其性能产生影响，交联密度越高，聚合物的耐热性和耐溶剂性就越好。
在聚酰亚胺的分子结构中，酰亚胺基团的取向也是一个重要的结构参数。
酰亚胺基团的取向与聚酰亚胺分子链的排列有着密切关系，不同取向方式会影响聚合物的结晶性能和力学性能。
一般来说，酰亚胺基团的取向越规整，聚合物的结晶度就越高，力学性能也会更优越。
酰亚胺基团的取向还会影响聚酰亚胺的熔体流动性和热膨胀系数，对其加工性能和应用特性也有一定影响。
第二篇示例：聚酰亚胺是一种高性能工程塑料，具有优异的力学性能、热稳定性和化学稳定性。
在航空航天、电子、汽车等领域应用广泛。
聚酰亚胺的结构参数对其性能有着重要影响，下面就来详细介绍一下。
聚酰亚胺的结构参数包括分子量、晶相结构、链节结构等多个方面。
分子量是指聚酰亚胺分子中相邻重复单元的重复次数，通常用相对分子质量表示。
分子量越高，聚酰亚胺的性能通常越优异，但同时也会增加制备难度和成本。
晶相结构指的是聚酰亚胺在固态状态下的结晶形式，影响了材料的热性能和机械性能。
链节结构是指聚酰亚胺分子中重复单元之间的连接方式，不同的链节结构会导致材料性能的差异。
聚酰亚胺的结构参数还包括分子构象、键键角、键长等细节参数。
分子构象指的是聚酰亚胺分子在空间中的排布方式，影响了其分子间作用力和热稳定性。
聚酰亚胺
简述
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。上世纪60年代，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"。
聚酰亚胺用途
• 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， 聚酰亚 胺 • 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Upile，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板。 • 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。
一文读懂聚酰亚胺（PI）–CMPE2022艾邦第五届5G加工暨精密陶瓷展览会
一文读懂聚酰亚胺（PI）–CMPE2022艾邦第五届5G加工暨精密陶瓷展览会艾邦高分子开通评论功能啦！对文章有疑问或建议都可以在页面底部发表您的意见哦，快来参与评论吧O(∩_∩)O一、聚酰亚胺概述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) ，是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一。
PI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PI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"。
二、聚酰亚胺的发展史三、合成方法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。
回复“PI”查看更多聚醚亚胺文章按合成方式可分为缩聚型和加聚型：1、缩聚型聚酰亚胺：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。
2、加聚型聚酰亚胺：获得广泛应用的加聚型聚酰亚胺主要有聚双马来酰亚胺和降冰片烯基封端聚酰亚胺。
以双马来聚酰亚胺为例：四、聚酰亚胺的特性有哪些？作为军用国防材料，聚酰亚胺具有6大特点：1.耐高温：耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，无明显熔点。
2.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。
3.优良的机械性能：未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上。
4. 自熄性：聚酰亚胺是自熄性聚合物，发烟率低。
5.无毒：聚酰亚胺无毒，并经得起数千次消毒。
聚酰亚胺：高分子材料金字塔的顶端
聚酰亚胺：高分子材料金字塔的顶端聚酰亚胺（PI）是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一，广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、激光等领域。
近来，各国都在将PI的研究、开发及利用列入21世纪化工新材料的发展重点之一。
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，都有着巨大的应用前景。
聚酰亚胺被誉为高分子材料金字塔的顶端材料，也被称为'解决问题的能手'，甚至有业内人士认为“没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术。
高分子材料金字塔聚酰亚胺由于性能优异，可应用于多种领域，也可分为多种类型，包括工程塑料、纤维、光敏性聚酰亚胺、泡沫材料、涂料、胶粘剂、薄膜、气凝胶、复合材料等。
聚酰亚胺用途广泛在众多的聚合物中，聚酰亚胺是唯一具有广泛应用领域并且在每一个应用领域都显示出突出性能的聚合物。
下面，小编就带您了解一下聚酰亚胺各个品种的主要用途。
1.工程塑料聚酰亚胺工程塑料可分为既有热固性也有热塑性，可分为聚均苯四甲酰亚胺 (PMMI) 、聚醚酰亚胺 (PEI) 、聚酰胺一酰亚胺 (PAI)等，在不同领域有着各自的用途。
PMMI在1.8MPa的负荷下热变形温度达360℃，电性能优良，可用于特种条件下的精密零件，耐高温自润滑轴承、密封圈、鼓风机叶轮等，还可用于与液氨接触的阀门零件，喷气发动机燃料供应系统零件。
PEI具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐辐照性能、耐高温和耐磨性能，熔融流动性好，成型收缩率为0.5％～0.7％，可用注射和挤出成型，后处理较容易，还可用焊接法与其他材料结合，在电子电器、航空、汽车、医疗器械等产业得到广泛应用。
PAI的强度是当前非增强塑料中最高的，拉伸强度为190MPa，弯曲强度为 250MPa，在1.8MPa负荷下热变形温度高达274℃。
PAI具有良好的耐烧蚀性和高温、高频下的电磁性，对金属和其他材料有很好的粘接性能，主要用于齿轮、轴承和复印机分离爪等，还可用于飞行器的烧蚀材料、透磁材料和结构材料。
聚酰亚胺
聚酰亚胺(PI)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（-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。
性能：无色至浅黄色液体，易燃、低毒、低于-55℃时为玻璃状固体，除酮类外，溶于多数有机溶液，相对密度0.966.沸点310～314℃，闪点76.7℃，折射率1.486。
本品在在空气中迅速吸潮而分解，对水有非常高的化学活性，水解生成Ti(OH)4,故必须存放在无水的环境中。
可溶于多数有机溶剂。
由于具有吸潮性质，用过的吸管等都要及时清洗。
4,4-二氨基二苯醚（二胺）（C12H12N2O）（ODA）英文名称[1]：4，4’-diaminodiphenylether，又称4，4'-双(苯氨基)醚，简称DDA，ODA，分子量200.24。
白色或浅黄色结晶，无味。
熔点189～191℃。
闪点N，N-二甲基乙酰胺（DMAC）无色透明液体，可燃。
能与水、醇、醚、酯、苯、三氯甲烷和芳香化合物等有机溶剂任意混合。
冰点-20℃，沸点166℃，96℃（10.7kPa），85-87℃（4.4kPa），74-74.5℃（3.47kPa），66-67℃（2.0kPa），62-63℃（1.6kPa），相对密度0.9366（25/4℃），0.9599（0/4℃），DMAC主要用作合成纤维（丙烯腈）和聚氨酯纺丝及合成聚酰胺树脂的溶剂，也用于从C8馏分分离苯乙烯的萃取蒸馏溶剂，并广泛用于高分子薄膜、涂料和医药等方面。
目前在医药和农药上大量XRDX光谱。
分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。
但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。
所以分子的红外光谱属带状光谱。
SEM（扫描电子显微镜）即扫描电子显微镜。
聚酰亚胺机理
聚酰亚胺机理聚酰亚胺(Polyimide, PI)是一类具有优异性能、广泛用途的高性能材料，其应用领域主要包括电子、光电、光学、医疗等领域。
聚酰亚胺具有超强的机械性能、化学稳定性以及高的温度稳定性，能够在高温、高压以及复杂的化学环境中保持其优异性能，因此备受青睐。
本文将介绍聚酰亚胺的合成机理。
聚酰亚胺的结构单元含有两个亚氨基酸酸苯并二酰亚胺(AB日)单元，这两个AB日单元可以通过一个桥联基团相连接而形成高分子。
在聚酰亚胺的合成中，采用两种常见的方法：(1) 酸催化法; (2) 亲核催化法。
酸催化法 Synthesis by Acid Catalysis聚酰亚胺通过酸催化聚合反应合成的方法，主要包括三个步骤：(1) 亚胺的形成; (2) 亚胺树脂形成; (3) 亚胺树脂完全形成。
在酸催化下，丙酮亚胺(ACCN)会失去水分子并转化为酰亚胺中间体。
在ACCN分子的两端产生带负电的亚根离子，并保持它们在笑中。
酸催化条件下，两相亚醛和二酐以及前体取代物基在酰亚胺中间体的N和C带d的亲和性上相遇。
第一步，亚胺的形成：先在催化剂的作用下加入亚醛，并在室温下搅拌反应。
当亚醛完全溶解后，加入二酐。
在亚胺合成的过程中，二酐的加入是关键步骤。
二酐的加入能够提供N-酰化反应的反应物。
第二步，亚胺树脂形成：添加环氧化合物，反应体系在5 ~ 10℃范围内搅拌反应30min，使亚胺转化为亚胺树脂。
第三步，亚胺树脂完全形成：将反应瓶放在烘箱中，在250℃下反应10小时以形成聚酰亚胺。
酸催化聚合反应的主要机理如下所示：亲核催化法 Synthesis by Nucleophilic Catalysis 聚酰亚胺的亲核催化法，是利用叔胺或碱性酸催化剂使亚胺中的酰胺键断裂并进行合成的方法。
它对大分子或低反应性取代的二酰亚胺更为适用。
反应过程涉及多步骤，主要包括(1) N-脱苯甲酰化; (2) 脱水副反应; (3) 环化; (4) 聚合。
聚酰亚胺 ppt课件
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• 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
• 液晶显示用的取向排列剂：聚酰亚胺在TN-LCD、SHNLCD、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。
2 聚酰亚胺的分子结构与合成
聚酰亚胺(Polyimide,PI)是指 高分子主链上含有亚胺环的 一类高聚物,由含二胺和二酐 的化合物经逐步聚合制备,结 构式如图所示
例如：当 R=
R'=
O
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2 聚酰亚胺的分子结构与合成
聚酰亚胺（PI） 是一族聚合物的总称 , 理论上 它们可以由任何一种二酐和 二胺 ,在一种适宜的溶剂里合成；分子特征为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。反应通式如下：
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聚酰亚胺在航空航天中的应用
热塑性聚酰亚胺复合材料在美国的超音速 飞机计划中也得到了应用。NASA 在 1994 年开始超音速飞机研究，飞行时表面温度 为 177 ℃，要求使用寿命为 60 000 h。现 有的高温树脂基复合材料无法满足超音速 飞机，已确定50 % 的结构材料为以热塑性 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 30 t。 下图为波音公司采用 IM7/PETI-5 材料制造 的机身夹芯板。
聚酰亚胺
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1
1 引言
目前工程塑料中耐热性最好的一种 聚酰亚胺是目前产量最大的一类耐热树脂。 被称为是"解决问题的能手" "没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术" 21世纪最有希望的工程塑料之一
PI (聚酰亚胺)简介(2020年整理).pptx
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
学海无涯
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；
吸水率 GB1034-1970 % 0.2 0.2 0.3 0.3 0.5
学海无 涯
(25℃,
24Hrs)
成型收缩
率(25～
-
340℃)
% 0.8 0.8 1.0 0.8 0.5
拉伸强度 GB/T1040-19
(20℃)
MPa 95 100 70 65 25 92
伸长率 GB/T1040-19
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。
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。
聚酰亚胺基础知识.doc
聚酰亚胺聚酰亚胺是综合性能最佳的冇机高分子材料之一,耐高温达400°C以上，长期使用温度范围一200〜300°C,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II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,其中以含有瞅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、微电了、纳米、液品、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犁•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,其巨大的应用前景己经得到充分的认识，被称为是”解决问题的能手” （protion solver},并认为”没冇聚酰亚胺就不会冇今天的微电子技术”。
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酹、芳香族四竣酸或芳香族四竣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：甲基甲酰胺、N-甲基毗咯烷酮等高沸点质子惰性的溶剂屮进行的，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屮很难挥发干净，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屮产生孔隙，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，和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來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拉± 分了质量聚酰亚胺,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來酰亚胺是由顺丁烯二酸啊•和芳香族二胺缩聚而成的。
它与聚酰亚胺和比，性能不差上下，但合成工艺简单，后加工容易，成木低，可以方便地制成各种复合材料制品。
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。
聚酰亚胺知识讲解
PBO
1.5
340
3.4
聚酰亚胺 1.3-1.4 250－300
5.2
碳纤维 1.77-1.96
822
5.3
聚酰亚胺纤维与Kevlar纤维的比较
性能
PI纤维
Kevlar
模量
1400g/d
<1000g/d
热氧化稳定性 300℃空气中强 300℃空气中强
度保持90%
度保持60%
吸水性
0.65%
4.56%
(4) 纤维：强度可达5-6GPa, 弹性模量 可达250－300GPa，可与T700碳纤维相 比，作为先进复合材料的增强剂、高温
介质及放射性物质的过滤材料和防弹、
防火织物。
耐热纤维的性能
纤维 密度, g/cm 模量, MPa 强度, MPa
芳纶-49
1.44
124
2.92
PBT
1.58
300
3.0
在200℃的水蒸 12小时强度保 8小时强度保持
汽中
持60%
35%
在85℃40%硫 250小时强度保 40 小 时 强 度 保
酸中的耐水解 持93%
持60%
性
85℃10%NaOH 1小时强度下降 50小时强度下
中的耐水解性 40%
降50%
80-100℃ 紫 外 24 小 时 强 度 保 8小时强度保持
FF
F
OF
F
F
O
F3C CF3
O
N
N
O
O
CF3 F3C
6FDA/TFDB
进口产品与国产材料价格对比
每公斤
聚酰亚胺材料
光刻胶
TN－LCD 取向剂
聚酰亚胺基础知识
图示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）。
不过（2）式的开环加成反应是个平衡反应（（3）式）。例如（1）式的均苯四甲酸二酐PMDA与二苯醚二胺ODA反应的情况，在40℃的DMAc溶液这种极性酰胺类溶剂中，其平衡常数K为105L/mol以上，非常大，在（3）式所示的反应体系中与反应物（左侧）相比之下，很大程度上偏向生成物（右侧），这使平衡聚合度P达到300以上（P大约等于K的平方根），分子量大约在10万左右，表明很容易形成高分子量的聚酰胺酸23）。
前面形成酰胺酸结构的开环加成体4的（3）式反应是个平衡反应，为更准确把逆反应也考虑进去，则如（8）式所示。这个（8）式中酰胺酸4的羧酸基在分子内是具有亲核-亲电子催化作用的双官能团催化剂的功能20），会由它使环状酸酐1与二胺2生成更容易。这个反应过程与前面同样，酰胺酸4的酰胺羰基与分子内的羧酸羟基的氧通过亲核加成（经过环状四面体10），此后形成环状酸酐和二胺2的脱离。也就是说，（3）式正反应四面体中间体3与逆反应（8）式的四面体10实质上是同一种物质。
第十三章精讲 聚酰亚胺
高热稳定性
热膨胀系数
物理、力学性能
▪ 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 性模量通常为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。
分离膜和膜分离
▪ 微滤膜、超滤膜、纳滤膜。 ▪ 反渗透膜 ▪ 渗透蒸发膜 ▪ 膜蒸馏 ▪ 气体分离膜
(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-粒 子起屏蔽作用，减少或消除器件的软误 差(soft error)。
围和频率范围内仍能保持在较高的水平。
辐射性
▪ 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％。
化学性能
▪ 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。
(4) 纤维：强度可达5-6GPa, 弹性模量 可达250－300GPa，可与T700碳纤维相 比，作为先进复合材料的增强剂、高温
介质及放射性物质的过滤材料和防弹、
防火织物。
耐热纤维的性能
聚酰亚胺介绍模板欧阳引擎
耐高温聚酰亚胺的合成及改性研究欧阳引擎（2021.01.01）结果表明，金纳米棒杂化改性的聚酰亚胺薄膜具有优异的效果。
改性后的聚酰亚胺薄膜表面平整且具有发光效果。
金纳米棒杂化改性聚酰亚胺薄膜与纯聚酰亚胺薄膜均具有良好的耐温性，掺杂0.01%含量的金纳米棒粒子具有更好的耐温性，比传统的聚酰亚胺薄膜耐高温温度提高了10℃左右，但两者的玻璃化转变温度并未发生明显变化。
掺杂了0.01%含量的金纳米棒粒子后，PI/GNMRs 薄膜产生的了明显的红移现象，红移了10nm。
聚酰亚胺合成工艺的复杂，耗时较长，耗能较大，原料昂贵，污染较大等一直不能够得到有效的解决。
如何能够制备性能良好，耗能较小，适用范围较广的聚酰亚胺是科学家不断追求的课题。
聚酰亚胺的性能主要包括以下方面：耐高温性由于聚酰亚胺具有相当特殊的体型结构，同时其分子链含有大量的芳香基，如苯环，酰亚胺键等，而芳香基（苯环，酰亚胺键等）具有较高的键能和分子间作用力，需要较高的温度提供能量才能够断裂，所以均能使聚酰亚胺材料具有想当高的耐温温度。
其一般在500 ℃以上进行热分解。
耐低温性（耐寒性）聚酰亚胺的耐低温性能，是所有高分子材料中少见优越的性能。
据研究发现，聚酰亚胺在超低温液氮中，仍旧能够保持一定较好的机械性能，不会脆裂。
力学性能聚酰亚胺具有优异的力学性能。
聚酰亚胺薄膜的拉伸强度达到了180 MPa 以上，拉伸模量则能够达到3.0GPa 以上。
经过一定的增强工艺（例如合金化，增韧化等）加工后，聚酰亚胺拉伸模量可大于210GPa 以上，较其它高分子材料而言，具有不可逾越的优秀性能。
尺寸稳定性尺寸稳定性，是聚酰亚胺材料常用作制备电路版材料的原因。
这是由于聚酰亚胺材料的热膨胀系数与金属的热膨胀系数相差较小，差值在1.0-2.0X10-5/℃。
光学性能聚酰亚胺材料具有相当优秀的耐抗辐射性能，能在高温，高真空条件下保持稳定，较少的挥发物。
无毒稳定性聚酰亚胺材料没有毒性，能够用作制备餐具和一些医疗替换用品。
聚酰亚胺材料
n O
O
O
CF3
O
O
CF3
O
N
N
C
N CF3
N
C
O AFR-700A
CF3
O
O
n
O
O
O
耐温等级371度
41
PMR-II-50 与AFR-700B的加工工艺图
温度 （oC）
400
300
加压
200
PMR-II-50 AFR-700B
100
0
0
200
400
600
800 1000 1200
时间（分钟 ）4244源自乙炔封端聚酰亚胺O N
O
N O
O
O HN HO
O O N O
O
O
O
N
O
O
N
O
O
Thermid MC-600
O
O
N
O
O
N
O
O
N
O N
O
O
O
O
n O
O
Thermid IP-600
O
OH
N
O
O
O
HN
O
O
NH
OH O
Thermid LR-600
CF 3
O
HO O
O
CF 3
OH O
O
CF 3
N
O
O
N
CF 3
3
（2）多种多样的合成方法
O O ＋ H2N
O
COHN
COOH 聚酰胺酸
加热 或
脱水剂
O
N
O 聚酰亚胺
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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。
Tg为399 ℃ ，Td为 500 ℃ ，空气中最 高连续使用温度 250-270 ℃ ； 聚酰亚胺可耐极低温，如在－269℃的液态氦中不会脆裂。
e.耐辐射性： 经射线照射后， 强度下降很小。 自熄性聚合物， 发烟率低
聚酰亚胺的主要品种（四大类）
1. 不熔性聚酰亚胺 均苯型（PMMI）
聚均苯四甲酰二苯醚亚胺
薄膜
模塑制品
二、可熔性聚酰亚胺
1. 单醚酐型聚酰亚胺
与均苯型PI相比，耐热性略低，加工性能好
2. 双醚酐型聚酰亚胺
具有良好综合性能，与均苯型PI相比，加工性能大大改善
辐射性
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％。
化学性能
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。
二、酰亚胺化反应
聚酰胺酸环化脱水形成聚酰亚胺
Hale Waihona Puke I的结构与性能1大量含氮 五元杂环及芳环 2. 芳杂环的 共轭效应
分子链刚性大
分子间作用力强
高热稳定性 和热氧稳定性
高力学性能
（高温下保持率很高）
不同结构组成对聚酰亚胺热性能影响
热稳定性
热氧稳定性
不同结构对聚酰亚胺力学性能影响
A组： 密度高、弹性模量高、脆性、不熔融 B组：与A组相似，不熔不软化 C组：高温下先软化后交联，不熔不软化 D组：密度低、呈弹性，具有高弹态特征
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。
进口产品与国产材料价格对比
每公斤
聚酰亚胺材料
进口材料
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。
(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。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60 000h，据报 道已确定50％的结构材料为以热塑性聚 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。
在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。
聚酰亚胺的制备
一、缩聚反应： 原料：均苯四甲酸二酐、4 ,4’--二氨基二苯醚(ODA)，最佳配 比1.015~1.020∶1），在氮气保护下，反应开始后控制在 20℃左右，开环缩聚：
到目前为止 ,聚酰亚胺已有 20 多个大 品种 ,随着其应用范围的扩大 ,有关聚酰亚 胺的品种将会越来越多。国外生产厂家主 要集中在美国和日本 ,如美国的通用电气公 司、杜邦公司 ,日本的宇部兴产公司、三井 东压化学公司;国内生产厂家主要是上海合 成树脂研究所和长春应用化学研究所。
聚酰亚胺的分子结构
聚酰亚胺是自熄性聚合物，发烟率低。
其他
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。
聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。
性 能 （综述）
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。
第十三章 聚酰亚 胺类树脂及塑料
聚酰亚胺概述
聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基的芳杂环高 分子化合物，英文名Polyimide(简称PI) ，是目前 工程塑料中耐热性最好的品种之一。PI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PI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"。
性能 在85℃40%硫 酸中的耐水解 性 85℃10%NaO H中的耐水解 性 80-100℃ 紫 外 光辐照 纺丝液的处理
PI纤维
Kevlar
250小时强度保 40 小 时 强 度 保 持93% 持60% 1小时强度下降 50小时强度下 40% 降50% 24 小 时 强 度 保 8小时强度保持 20% 持90% 聚合溶液可以 直接纺丝 聚合后要经过 充分洗涤，再 制成纺丝液
124 300 340 250－300 2.92 3.0 3.4 5.2
碳纤维
1.77-1.96
822
5.3
聚酰亚胺纤维与Kevlar纤维的比较
性能 PI纤维 Kevlar
模量
1400g/d
<1000g/d
热氧化稳定性 300℃空气中强 300℃空气中强 度保持90% 度保持60% 吸水性 在200℃的水蒸 汽中 0.65% 12小时强度保 持60% 4.56% 8小时强度保持 35%
3. 酮醚酐型聚酰亚胺
PI-2080
三、热固性聚酰亚胺
热固性聚酰亚胺：分子两端带有可反应活 性基团的低分子量聚酰亚胺，在加热或固 化剂存在下依靠活性端基交联反应形成大 分子结构的聚酰亚胺。 NA基封端 乙炔基封端 双马来酰亚胺
优点：高活性的双键。可进行均聚也可 进行共聚。固化反应属于加成反应， 无低分子物析出。固化产物具有耐高 温，耐湿热，耐辐照等特性。还具有 高模量，高强度，有意的电绝缘性。 缺点：有些比如双马来酸酐脆性大，在 一些领域不适用。
四、改性聚酰亚胺
① 聚醚酰亚胺
② 聚酯酰亚胺 ③ 聚酰胺酰亚胺
聚酰亚胺的应用
大电机
聚酰亚胺制品
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 。主要产品有杜邦的 Kapton 、宇部 兴产的Upilex系列和钟渊的Apical。 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
(11) 液晶显示用的取向排列剂：聚酰 亚胺在TN-LCD、STN-LCD、TFT-LCD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。
1000－3000美元
国产材料
2000－5000元 500－1500元 1000－3000元 2000－4000元
光刻胶
TN－LCD 取向剂 STN－LCD 取向剂 TFT－LCD 取向剂
300－600美元
1000－3000美元
3000美元
薄膜和胶带
电热套
!!
热膨胀系数
高热稳定性
物理、力学性能
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 性模量通常为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。
(5) 泡沫塑料：用作耐高温隔热材料。 (6) 工程塑料：有热固性也有热塑性， 可以模压成型也可用注射成型或传递 模塑。主要用于自润滑、密封、绝缘 及结构材料。
超高温工程塑料和复合材料
(7) 胶粘剂：用作高温结构胶。 (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，在对有机液体和气体的分离 上具有特别重要的意义。
(4) 纤维：强度可达5-6GPa, 弹性模量 可达250－300GPa，可与T700碳纤维相 比，作为先进复合材料的增强剂、高温 介质及放射性物质的过滤材料和防弹、 防火织物。
耐热纤维的性能
纤维
芳纶-49 PBT PBO 聚酰亚胺
密度, g/cm
1.44 1.58 1.5 1.3-1.4
模量, MPa 强度, MPa
美国HSCT计划
1.速度：2.4 马赫（2575km/hr),从旧金山到上海由 现在的 12 小时缩短到 5 小时。 2.飞机表面温度：177℃。 3.作为机翼和机身结构部件的聚酰亚胺复合材料 30 吨/架。 4.要求材料在 177℃下的使用寿命为 60000 小时(6.9 年)，飞机寿命：30 年。 5.飞行高度：19000 米。 6.计划制造 500 架。 7.载客 300 名。 8.粘合剂：聚酰亚胺类。