耐热芳杂环聚合物

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聚酰亚胺PI

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。
聚酰亚胺的发展简史
1. 1908年，PI聚合物开始出现报道，但本质未被认识，因此不受重视。 2. 40年代中期出现一些专利。50年代末制得高分子量的芳族聚酰亚胺，标志其真正作为一种高分子材料来发展 3. 60—80年代，由美杜邦公司、Amoco公司、通用电气公司及法罗纳-普朗克公司为代表先后开发出一系列的模制材料和聚合体，如聚醚酰亚胺(PEI) , 并于1982 年正加成型聚酰亚胺、热塑性聚酰胺。缩合型聚酰亚胺式以Ultem商品名在国际市场上销售。 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。
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。

第三章7聚酰亚胺

(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。
聚酰亚胺polyimideOONN NhomakorabeaO
O
聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类芳杂环聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物尤为重要。简称PI.
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,是工程塑料中耐热性能最好的品种之一。
• 是由美国杜邦公司于20世纪60年代初工业化生产的。
耐化学药品性能
耐油、耐有机溶剂、耐酸，但在浓硫酸和发烟硝酸等强氧化剂作用下会发生氧化降解，且不耐碱。
在碱和过热水蒸气作用下，会发生水解。
其他性能
聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在 5109rad剂量辐照后，强度仍保持86％，一种聚酰亚胺纤维经11010 rad快电子辐照后其强度保持率为90％。聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟率低。聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。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。一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性试验中为非溶血性，体外细胞毒性试验为无毒。
优良，拉伸强度、弯曲强度以及压缩强度都比较高。
还具有突出的抗蠕变性，尺寸稳定性，非常适合与制作高温下尺寸精度要求高的制品。
性能---热性能

PBO是聚对苯撑苯并二恶唑Poly(p-phenylene-2

超纤维 PBO1．PBO简介PBO是聚对苯撑苯并二噁唑Poly(p-phenylene-2,6-benzoxazole)的简称，它是一种直线型聚芳杂环液晶聚合物分子，其分子化学结构为下式如下：PBO最初是由美国空军材料实验室于上个世纪70年代作为一种耐高温性能的材料进行开发的，但是一直受到合成工艺的限制，不能合成大分子量的PBO聚合物，其优越的性能也难以体现出来。

直到80年代中期，由DOW化学公司开发出了一种新的单体合成、聚合及纺丝技术，1991年又与东洋纺织公司开始联合研究开发PBO 纤维，并于1995年，由东洋纺织公司在DOW化学公司的专利许可下开始了试生产，1998年10月开始商业化生产，注册商标为Zylon[1]。

然而，作为具有特种用途的高性能纤维，PBO作为军需品只有在欧美和日本销售，对我国禁销，价格也比较昂贵，高达到2700元／千克。

目前，我国很多军工单位都需要这种材料，因此，有必要建立自己的PBO生产线。

为了填补国内这一空白，我国已有多家单位，如华东理工大学、哈尔滨工业大学、东华大学、上海交通大学等进行了PBO聚合和纤维制备的研究。

其中，上海交通大学印杰研究小组和东华大学刘兆峰研究小组的联合研究团队近期取得了可喜进展。

他们在实验室进行了PBO的聚合并成功纺丝得到PBO纤维，通过了有关部门组织的鉴定[2]。

2．PBO的结构及其性能2.1 PBO的结构PBO分子的内部结构较特殊。

对PBO分子链构象的分子轨道理论计算结果表明：PBO分子链中苯环和苯撑苯并二噁唑环是共平面的。

从空间位阻效应和共扼效应角度分析，PBO纤维分子链间可以实现非常紧密的堆积，而且由于共平面的原因，PBO分子链各结构成分间存在更高程度的共轭，因而导致了更高的刚性。

刚性链聚合物纤维由于其芳香主链、刚性分子链节和高度有序而有很高的热稳定性，加之PBO纤维主链上杂环的存在而使得其耐热性比PPTA纤维高出100℃左右；同时，PBO的大分子中刚性的苯环及杂环是几乎与链轴共轴的，在拉伸变形时，应变能直接由刚性对位键和环的变形而消耗，而PPTA的分子链是锯齿构型的，链键向链轴倾斜，这样，拉伸应变能部分用于苯环的重新取向上而导致其模量不如PBO纤维。

影响胶带粘接性能的环境因素

粘接接头必须承受外力的作用，也要经受使用环境因素的考验，如温度、湿度、化学介质、户外气候等都会影响粘接强度。

胶粘剂如果在恶劣环境下使用，应该做环境的模拟试验，ASTM标准环境试验方法有：ASTM D896；ASTM D2295；ASTM D1151；ASTM D2557；ASTM D1828；ASTM D4299；ASTM D1829；ASTM D4300。

胶粘剂在两种曝露条件下的老化实验有：（1）典型的实验室加速老化；（2）典型的大气老化。

有人认为工加速老化试验能排列胶粘剂的耐水性和环境对内聚强度影响的顺序。

然而，通常的户外大气老化试验是以金属界面耐腐蚀能力排列胶粘剂顺序的[3]。

1.高温所有曝露于高温环境下的聚合物，都会发生某种程度的降解，经高温试验后，力学性能降低。

在热老化时，力学性能也有降低。

最新研制的一些聚合物胶粘剂，能耐260--310°C的高温。

对于耐高温的胶粘剂来说，熔点或软化点一定要高，且应抗氧化。

热塑性胶粘剂室温下能获得良好的粘接效果，然而，一旦使用温度达到胶粘剂的玻璃化温度，就会造成胶层变形，使内聚合强度降低。

热固性胶粘剂没有熔点，由大分子高度交联的网络构成，多数都适合在高温下使用。

热固化的关键问题是因热氧化和高温分解引起的强度降低速率[1]。

耐高温胶粘剂通常具有刚性的高分子结构，很高的软化温度和稳定的化学基团。

这些都给粘接工艺带来困难。

故只有为数不多的热固性胶粘剂能在177°C高温下长期使用[1]。

1．1 环氧树脂类环氧树脂胶粘剂一般仅适用于121°C以下的温度，有些能在260°C下短期工作，有的可在149--260°C下长期使用。

这些胶粘剂是在其中加入热稳定性的环氧树脂或高温固化剂，专门为高温环境配制的。

耐高温的环氧树脂是酚醛环氧树脂，由于兼具了酚醛树脂优良的热稳定性与环氧树脂良好的粘附性，而使胶粘剂能在371°C下短期工作，在177°C下连续使用[1]。

3芳杂环类聚合物纤维

公制 1.7dtex 2.4dN/tex 28.0dN/tex 28.0% 28.0% 0.25% 1.43g/cm3 15%
沸水收缩率 205℃干热收缩率
比热
限氧指数(LOI) 表面比电阻（65%RH,21℃）
＜1.0% ＜1.0% 0.3BTU/Ib°F ＞41%
＜1.0% ＜1.0% 1.0K/kg℃ ＞41% 1×1010Ω/cm
压缩变形单向纤维/环氧树脂复合材料SEM结果
PIPD纤维初始模量远高于其它高性能纤维，并且具有较高的压缩强度，可进行编织、针织及无纺加工等，其纤维复合材料具有良好的韧性和抗冲击性能。
纤维
拉伸强度，GPa 断裂伸长，% 初始模量，GPa 压缩强度，GPa2 压缩应变，%2 密度，g/cm3 回潮率，% 空气中热降解起始温度，℃
图10-23 PBI干法纺丝工艺示意图
PBI纤维耐热抗燃性好，但在火焰中会发生收缩，因此拉伸后的纤维还需用硫酸进行稳定化处理，在纤维大分子中形成咪唑环结构的盐，热处理时这种盐发生结构重排，在苯环上形成磺化基团，使纤维结构更加稳定。
2．纤维结构与性能通常的PBI 是无定形聚合物，但在高温下用苯酚或
3. 应用及发展前景
• 如何合成更高相对分子质量的PBO； • 改进和完善纤维成形技术和工艺过程，降低PBO 纤维的生产成本； • 纤维表面处理技术； • 纤维结构与性能的关系等; • 将在航空、航天等特殊工业领域得到广泛的应用； • PBO纤维的出现带来了新型有机纤维的革命，也为 21世纪人造超级纤维的开发创造了良好的开端。
酸或碱硫酸硫酸盐酸硫酸
浓度(%) 50 50 35 10
温度(℃) 30 70 30 70
时间(h) 144 24 144 24

聚酰亚胺的结构与性能分析及运用

聚酰亚胺的结构与性能分析及运用李名敏 051002109摘要：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。

本文介绍了其基本结构与性能及应用。

关键词：聚酰亚胺；工程塑料；聚合物；结构与性能；应用；结晶度；共轭效应；分子量1 引言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"，并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"[1]。

2 聚酰亚胺的基本结构聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物。

均苯型聚酰亚胺是以均苯四甲酸二酐与二胺基二苯醚采用非均相悬浮缩聚法，首先合成出聚酰胺酸(PA酸)再经加热脱水、环化(亚胺化)反应，即得到聚酰亚胺[3]。

其亚胺化化学反应式通常为：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。

3 聚酰亚胺的基本结构与性能的关系3.1热性能主链键能大，不易断裂分解。

耐低温性好，很低的热膨胀系数。

聚酰亚胺大量用于薄膜，突出特点是耐热性好。

在250℃下，可连续使用70000h以上。

在200℃时拉伸强度达98MPa(1000Kgf／cm2)以上；在300℃经1500h的热老化后，其拉伸强度仍可保持在初始值的2／3以上[5]。

聚合物的热性能

1. 环状结构的影响环状结构引入主链后，可使单键尽量减少，大大地提高聚合物的熔点。另外，杂环还可使分子链间产生偶极吸引力，从而改善聚合物的热稳定性。 2. 连接基团和杂原子影响在芳香族聚合物或杂环聚合物主链中，引入其他原子或基团，均会降低它们的热稳定性。原因：其他原子或基团的引入，使聚合物的刚性显著下降，因而各链段中分子的活动性显著增大，是影响稳定性动力熵的主要因素。其次是由于在大分子链上引入了其他原子或基团后，导致分子链上出现弱键，高分子链出现断裂时所需要的活化能降低的趋势。侧基的影响在杂链聚合物和杂环聚合物中，引入较大的侧基，赋予聚合物较高的热稳定性和较好的溶解性能。用这种方法制备了一系列的带有侧基的芳香聚酰亚胺，它们既可溶于常用的有机溶剂中，同时又具有较高的热稳定性。
提高聚合物的结晶性
NORTH UNIVERSITY OF CHINA
对于高分子凝聚态结构的研究表明，结构规整的聚合物以及那些分子间相互作用（包括偶极相互作用和氢键作用）强烈的聚合物均具有较大的结晶能力。在高分子主链或侧基中引入强极性基团，或使分子间形成氢键，都将有利于聚合物结晶。聚合物分子链间的相互作用越大，破坏聚合物分子间力所需要的能量就越大，熔融温度就越高，因此若在主链上引入醚键、酰胺键、酰亚胺键、脲键或在侧基上引入羟基、氨基、腈基、硝基、三氟基等都能提高结晶聚合物的熔融温度。
进行交联
NORTH UNIVERSITY OF CHINA
交联聚合物由于链间化学键的存在阻碍了分子
链的运动，从而增加了聚合物的耐热性。例如辐射交联的聚乙烯耐热性可提高到250℃，超过了聚乙烯的熔融温度。交联结构的聚合物不溶不熔，除非在分解温度以上才能使结构破坏。
因此，具有交联结构的热固性塑料，一般都具

芳杂环高分子

2
C H C N
C H C
C H
2
C H C
C H2
C H C N N N N
N
N
N
O O O
O H2N O O ＋ H2N NH2 NH2 N
O
O N O H2N N NH2
O
O NH2 N N O O N N N N
O
O
O N N
追求更高的Tg 追求更高的
O Cl Cl O Cl ＋ Cl H2N NH2 H2N NH2
260 385 372 462 480 536 536 445 625 － 690
530 410 446 442 411 － 409 446 464 450 450
齐聚苯的熔点
苯环数目对位 3 4 5 6 7 8 213 320 395 475 545 －熔点 ℃ 间位 85 85－86 85－ 112 147－ 147－148 － 129－ 129－131 邻位 57 118 － 216－217 216－－ 312－320 312－
烯烯基烯
Me3SiO
OSiMe3
(1) TBAF (2) Ac2O,Py H3COCO OCOCH3
加热多酸酸酸
聚苯的合成
R Cl Cl [Ph3P]2NiCl2 DMAC R
R=
C CH3 , O
C O
,
C OR' O
R' = 烷基，芳基
聚聚硫醚的合成
Cl
Cl
S8 / Na2CO3 300－350℃
1.3 模量的温度依赖性
其模量在－100℃到200℃几乎不变。其模量在－ ℃ ℃几乎不变。
1.4 抗蠕变性
在 180℃ 以下的温度范围内其抗蠕变性是热塑 ℃ 性树脂当中最优异的一种，性树脂当中最优异的一种，特别是玻璃纤维增强 PES树脂比某些热固性树脂还好。树脂比某些热固性树脂还好。树脂比某些热固性树脂还好

PI材料

1.2.3.2 聚酰亚胺(PI)基复合材料PI分子主链中具有十分稳定的酰亚胺芳杂环结构，高温下具有其它特种工程润滑材料所不可比拟的优良综合性能，其拉伸强度可达200 MPa,且耐热性和耐辐射性好，在高温、高真空及辐照下稳定，挥发物少。

其中热塑性PI长期使用温度一般在-240～260 ℃，热固性PI长期使用温度可达300 ℃以上[43]。

PI具有良好的机械性能，摩擦性能仅次于PTFE，在与金属干摩擦时，可向对偶面发生转移，起到自润滑作用，并且静摩擦因数与动摩擦因数很接近，防止爬行的能力好。

在实际应用中，为了充分发挥和利用聚酰亚胺的优异特性，常常通过改性或增强技术来制备PI基自润滑复合材料或者聚合物合金。

将PTFE与PI复合加工成减摩材料，可较大幅度的改善复合材料的减摩性能。

黄丽等[44]考察了共混方式对PTFE/PI复合材料的摩擦性能影响，通过实验发现，采用气流粉碎共混方式所得的试样的冲击强度比简单机械共混试样提高 5.3%，摩擦系数与磨痕宽度分别降低6.3％和7.4％。

这是由于在冲击作用下，复合材料中较大的PTFE颗粒周围容易产生应力集中而引发材料的破坏，而经过气流粉碎共混后，PTFE粒径变小，分散更均匀，相对应力集中较弱，因此材料的冲击强度有所提高。

同时，采用气流粉碎共混之后，PTFE颗粒粒径减小，数量增多，更有利于向摩擦面转移，缩短材料达到摩擦动态平衡的时间，从而提高了材料的摩擦磨损性能。

为了得到理想的摩擦磨损性能，人们用石墨、MoS2以及玻璃纤维对PI进行改性。

杨生荣等人[46]通过离子注入的方法对PI进行改性来提高材料的耐磨性，如分别将N+和Fe+离子注入芳香PI薄膜，结果降低了钢对PI膜的摩擦系数。

这是由于离子加入可以有效的改善PI膜的自润滑性能，提高聚合物的硬度，增大交联度，降低其与钢摩擦时的粘着，从而提高聚合物的耐磨性。

此外，离子注入过程中通常会在被注入物质的表面形成一层极薄的无定型碳膜，同时也起到一定的润滑作用。

PBO

超纤维（PBO纤维）摘要：本文简单介绍了超纤维的定义及特点，重点介绍了超纤维中的PBO纤维介绍了PBO 纤维的发展史、制备、各种性能、发展前景、应用以及它的表面改性等方面。

关键词：超纤维；PBO纤维；应用1前言其实超纤维并没有明确的定义，在我们的理解中，一般强度大于20g/d（17.6cN/dtex）、模量为500g/d（440cN/dtex）以上的纤维，因此还可以说成是——超纤维是指具有超力学性能或耐高温、抗燃性超群的纤维。

代表品种为PBO(聚苯并双恶唑)纤维，其强度和模量为对位芳酰胺纤维的近一倍，极限氧指数高1.5倍，分解温度高100℃。

随着高强、高摸和耐热、抗燃纤维性能档次的提高，陆续出现单项性能超群的产品如新一代超高分子量聚乙烯纤维的强度已达37cN/dtex，这些都是超纤维。

2PBO纤维2.1 PBO纤维的发展史PBO纤维是二十世纪八十年代美国空军空气动力学开发研究人员发明的，九十年代随着技术的发展，PBO的制备技术也逐渐成熟并实现了工业化，在世纪交接初期开始应用于军事、航天等方面。

二十世纪七十年代初，杜邦公司研究工作者、美国空军材料实验室的聚合物科学家致力于开发耐高温的芳杂环聚合物。

几乎在同一年代，斯坦福(Stanford)大学研究所(SRI)Wolfe等人经过近10年的探索，从近百种的模型聚合物中，在1981年筛选出了主链上含有2，6-苯并双杂环的对位芳香聚合物，合成了聚对亚苯基苯并二噻唑(PBZT），其性能超过Kevlar（芳纶），使得此项研究获得巨大的进展，引起了广泛的关注，被认为是新一代高强度、高模量、耐高温聚合物材料的先驱和代表，这也是聚合物设计上的一次巨大成功。

五年后PBZ家族的另一聚亚苯基苯并噁唑也随着脱颖而出，并发展成家族系列聚合物，Wolfe等人在取得了单体和聚合物合成的基本专利以后，该技术移转至美国Dow化学公司继续此材料研发工作,美国Dow化学公司获得其全世界实施权，并对PBO 进行了工业性开发。

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。

聚合物的热性能

图6-4 晶态高聚物的温度－形变曲线
1.分子量较小 2.分子量较大 3.轻度结晶高聚物
3.交联高聚物的力学状态
1.分子链间的交联限制了整链运动，所以不能流动（除非是降解反应） 2.交联密度较小时，受外力作用时“网链” 可以改变构象，“伸直”熵变小，外力去除，“蜷曲”熵变大，因此恢复到原来状态，所以有高弹形变，有高弹态（有转化点）。
二、高聚物的力学状态和热转变
力学状态：按外力作用下发生形变的性质而划分的物理状态。当温度由低到高在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定范围内变化时，高聚物可经历不同的力学状态，各自反映了不同的分子运动模式。实验：将一定尺寸的高聚物试样在恒定外力作用下，以一定的速度升温，测定样品形变量与温度的关系，记录得到的曲线。称温度－形变曲线，也称热机械曲线。
几个时间概念
①外力作用时间有静态与动态之分。 ②实验观察时间只能是一段。通常升温速度的倒数或频率的倒数定义为此。 ③松弛时间
3.分子运动的温度依赖性
升高温度对分子运动具有双重作用： ①增加分子热运动的动能。当热运动能达到某一运动单元实现某种模式运动所需要克服的位垒时，就能激发该运动单元的这一模式的运动。 ②体积膨胀增加了分子间的自由体积。当自由体积增加到与某种运动单元所需空间尺寸相配后，这一运动单元便开始自由运动。温度升高，分子运动松弛时间缩短。
软化点测定有很强的实用性，但没有很明确的物理意义。对非晶高聚物，软化点接近Tg，当晶态高聚物的分子量足够大时，软化点接近Tm，但有时软化点与两者相差很大。软化点测定：马丁耐热温度、热变形温度、维卡软化点。
A.马丁耐热温度
马丁耐热温度的测定是在马丁耐热烘箱内进行的。定义：升温速度为５０℃／h，标准试样受弯曲应力５０kg／cm２时，试样条弯曲，指示器中读数下降６mm 时所对应的温度即为马丁耐热温度。

芳香杂环化合物名词解释

芳香杂环化合物名词解释芳香杂环化合物，也称有机饱和杂环化合物，是指具有特殊香味和芳香的有机化合物的总称。

这类物质通常是六原子的平面环状，并且其中必须有一个或多个双键（也称双烯烃）。

可以说，只要满足上述条件，只要具有特殊的香味和芳香，它就是芳香杂环化合物。

芳香杂环化合物是众多有机化合物中最重要的部分，它不仅以芳香味而闻名，还有很多其他有用的特性，比如能够抵抗环境污染物、具有辐射吸收功能、可以用作催化剂和药物等。

因此，芳香杂环化合物在日常生活中占据着重要的地位。

芳香杂环化合物有很多种，可以分为芳香烃类、芳吡喃烃类、芳苯并烃类等几大类，其中各自属于不同的类别，这些类别的不同是由其不同的结构引起的。

芳香烃类的特征是环内一个氢原子被另外五个原子替代，形成独特的二元环，而芳吡喃烃类则以三角形三元环为特征，芳苯并烃类则以四边形四元环为特征。

芳香杂环化合物有着丰富的应用前景。

它们不仅在食物和化妆品中被广泛应用，而且还可以用作染料、农药和润滑剂。

此外，芳香杂环化合物还可以用来制备材料，例如发泡剂、塑料化合物和聚合物。

在化学领域，芳香杂环化合物还有重要的研究价值。

由于具有非常稳定的结构，芳香杂环化合物成为化学家们研究有机反应机理的重要课题。

从科学上讲，芳香环是有机反应机理的关键部分，这是由于其特定的结构所决定的。

芳香杂环化合物具有多种应用，从表面现象上看，它们都具有独特的香味和芳香，这种香味来自于它们的结构，比如双烯烃等。

芳香杂环化合物的重要性之所在，就是其多样的特性，可以用于食品、医药和化学工业中。

总之，芳香杂环化合物对现代社会具有重要的意义，它们是现代社会发展的不可或缺的部分。

聚合物材料的耐热性能研究

聚合物材料的耐热性能研究聚合物材料是当今材料科学中的重要组成部分，其在各个领域中发挥着重要的作用。

在这些应用中，材料的耐热性能尤为重要，因为许多应用环境中都存在高温条件。

因此，研究聚合物材料的耐热性能是一个具有重要意义的课题。

在聚合物材料的耐热性能研究中，热稳定性是一个关键指标。

热稳定性是指材料在高温作用下的性能表现，主要包括材料的热分解温度、热失重和热氧化等指标。

聚合物材料的热稳定性与其分子结构、聚合度以及添加剂等因素密切相关。

因此，研究聚合物材料的热稳定性能，可以为材料的设计合成和应用提供重要依据。

为了改善聚合物材料的耐热性能，研究人员采用了多种方法。

一种常用的方法是通过调整聚合物的分子结构来提高其热稳定性。

例如，引入芳香基团或杂环结构可以增加聚合物材料的热分解温度和抗氧化性能。

此外，通过在聚合物中引入交联结构，可以提高材料的热稳定性和耐热性。

这些方法的应用可以有效地改善聚合物材料的热稳定性能。

除了结构设计外，添加剂的应用也是提高聚合物材料耐热性能的重要途径。

添加剂可以通过吸收或分散热量来降低材料的温度，从而提高材料的耐热性。

常见的添加剂包括热稳定剂、抗氧化剂和阻燃剂等。

这些添加剂可以在高温下起到保护材料的作用，提高材料的热稳定性和耐热性能。

除了热稳定性外，聚合物材料的玻璃化转变温度也是影响其耐热性能的重要因素。

玻璃化转变温度是指材料在加热过程中从玻璃态转变为高分子熔融态的温度。

在高温环境中，聚合物材料的玻璃化转变温度决定了其耐热性能的上限。

因此，研究聚合物材料的玻璃化转变温度以及相关的热动力学过程，对于改善聚合物材料的耐热性能具有重要意义。

在聚合物材料的耐热性能研究中，表征方法的选择也是一个重要的问题。

常用的表征方法包括热重分析、差示扫描量热法和动态力学热分析等。

这些表征方法可以定量地描述聚合物材料的热稳定性和玻璃化转变温度等性能指标。

通过综合运用这些表征方法，可以更全面地了解聚合物材料在高温环境中的性能变化，为其应用提供科学依据。

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

高聚物的结构与性能—聚合物的耐热性

（a）增加结晶度；（b）增加分子链刚性：引入极性侧基；在主链或侧基上引入芳香环或芳香杂环；（c）使分子间产生适度交联：交联聚合物不熔不溶，只有加热到分解温度以上才遭破坏。
（a）尽量避免分子链中弱键的存在；（b）引入梯形结构；（c）在主链中引入Si、P、B、F等杂原子，即合成元素有机聚合物。
第七章聚合物的结构与性能
（2）热变形性：受热不易变形，能保持尺寸稳定性的聚合物必然是处于玻璃态或晶态，因此改善聚合物的热变形性应提高其 Tg或Tm，必须使分子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ内部及分子链之间具有强的相互作用，为此可有以下几条途径：
第七章聚合物的结构与性能
7.6 聚合物的耐热性
聚合物的耐热性包含两方面：热稳定性—耐热降解、热氧化性能；热变形性—受热时外观尺寸的改变（1）热稳定性：聚合物在高温条件下可能产生两种结果：降解和交联。两种反应都与化学键的断裂有关，组成聚合物分子的化学键能越大，耐热稳定性越高。为提高耐热性：

芳杂环纤维

M5纤维合成
H2 N H2 N NH 2
COOH OH COOH HO
NH 2
PPA H N N HO OH
N N H
M5纤维的成形
M5纤维的纺丝是将质量分数为18~20%左右的 PIPD/PPA纺丝浆液（聚合物的MW为 6.0×104~1.5×105）进行干喷湿纺，空气层的高度为5-15cm，纺丝温度为180℃，以水或多聚磷酸水溶液为凝固剂，可制成PIPD的初生纤维。其中，实验用喷丝孔直径范围为65-200µm，喷头拉伸比取决于喷丝空的直径，可达70倍，所得纤维直径为8-14µm。所得M5的初生纤维需在热水中进行水洗，以除去附着在纤维表面的溶剂PPA，并进行干燥。为了进一步提高初生纤维取向度和模量，对初生纤维在一定的预张力下进行热处理。
芳杂环纤维
芳杂环纤维分类
聚苯并咪唑（PBI）纤维：
N C N H N C N H 聚亚苯基苯并二恶唑（PBO）纤维：
N O
N * O
OH
*
M5纤维：
H N N N
O C N C O
N N H
OH
O C N R
聚酰亚胺（PI）纤维： ……
N
C O
聚苯并咪唑合成
H2 N H2 N
O O C OPh
NH2
M5纤维的性能
力学性能：M5的压缩强度低于碳纤维，但却远远高于Twaron-HM纤维和PBO纤维，这归因于M5的二维分子结构。阻燃性能： M5纤维的刚棒状分子结构决定了它具有较高的耐热性和热稳定性。热力学性能界面粘合性能：M5大分子链上含有羟基， M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接。
PBO纤维的应用
长丝的应用，可用于轮胎、胶带(运输带)、胶管等橡胶制品的补强材料；各种塑料和混凝土等的补强材料；弹道导弹和复合材料的增强组分；纤维光缆的受拉件和光缆的保护膜；电热线、耳机线等各种软线的增强纤维；绳索和缆绳等高拉力材料；高温过滤用耐热过滤材料；导弹和子弹的防护设备、防弹背心、防弹头盔和高性能航行服；网球、快艇、赛艇等体育器材；高级扩音器振动板、新型通讯用材料；航空航天用材料等。短切纤和和浆粕的应用，可用于摩擦材料和密封垫片用补强纤维；各种树脂、塑料的增强材料等。纱线的应用，可用于消防服；炉前工作服、焊接工作服等处理熔融金属现场用的耐热工作服；防切伤的保护服、安全手套和安全鞋；赛车服、骑手服；各种运动服和活动性运动装备；Carrace飞行员服；防割破装备等。短纤维的应用，主要用于铝材挤压加工等用的耐热缓冲垫毡；高温过滤用耐热过滤材料；热防护皮带等。

聚合物的耐热性

11.5,3高分子的热学性能髙分子材料热行为与金属或非金属材料很不相同，金属材料是电的良导体,也是热的良导体，然而高分子材料的电导和热导都是低的，广泛作为热绝缘材料使用，例如聚苯乙烯、聚氨基甲酸酯泡沫以及橡胶等都是优良的绝缘材料。

但高分子材料的热膨胀系数很大，用作机械零部件时，尺寸稳定性不好，而且高分子的软化温度低，分解温度低，容易燃烧，这使离分子林料的应用受到很大限制，成为开发高性能高分子材料的一个重要目标。

11.5.3.1 耐徭性高分子材料由于在热的转变时发生软化•在200〜400匸开始热分解，因此允许的使用温度不高。

例如，通用的热塑性塑料的连续使用温度一般都在1009以下，工作塑料的使用温度多数在100〜150*0之间，一些特殊工程塑料的使用温度超过2009,交联的热固性塑料的使用温度一般在150〜2609之间。

高技术工业的发展期待着开发能长期耐热300〜400P的聚合物.（1）耐热性的要求及评价从材料的使用角度考虑，一个耐热的聚合物首先应具有髙的熔点或软化点，即在高温下不发生熔化或软化，并且在高温下保持林料的刚性和强度，而且在外力作用下的嫦变速度缓慢，保持良好的尺寸稳定性。

其次，耐热的聚合物要具有髙的热解稳定性，即在高温下不发生热分解反应，也不失重。

同时，还要求聚合物具有高的耐化学腐蚀性，因为材料经常是同时在腐蚀性的环境下工作，如酸、碱、水汽、氧或臭氧环境气氟中工作，它们的存在常常加速分解。

除上述三个要求，耐热聚合物能否达到实际的应用还要求有合适的加工性，因为上述这些要求往往使聚合物成为难熔、难溶，以至不熔、不溶，给聚合物的加工带来困难，甚至不可能，成为一个突出的矛盾•往往不得不牺性一些耐热性以改善加工性。

基于上述要求，评价聚合物耐热性的主要方法是热稳定性准则和物性准则。

热稳定性的评价采用热分析技术，研究聚合物在一定环境下在加热过程中的热行为和温度的关系。

例如常用的热重分析法・研究聚合物在升温过程中的重最变化，可以建立一些方法来研究评价聚合物的耐热性•如开始失重的温度，失重慑快的温度或样品失重一半的温度作为指标进行比较。

芳香聚合物

芳香聚合物1. 简介芳香聚合物是一类具有芳香环结构的高分子化合物，由苯环或其衍生物组成。

它们具有许多独特的性质和应用领域，因此在化学、材料科学和工程领域中具有重要地位。

本文将深入探讨芳香聚合物的结构、性质和应用。

2. 结构特点芳香聚合物的结构主要由芳香环组成，这些环通过共价键连接在一起形成长链或网络结构。

其中最常见的芳香环是苯环，它由六个碳原子和六个氢原子组成。

除了苯环外，还有许多其他具有芳香性质的环状结构，如萘、吡咯和呋喃等。

芳香聚合物的分子量通常很大，可以达到数千到数十万。

它们的分子链可以是线性的，也可以是交联的。

线性芳香聚合物通常具有较高的溶解度和流动性，而交联芳香聚合物则具有较高的强度和耐热性。

3. 性质芳香聚合物具有多种独特的性质，使其在许多领域中得到广泛应用。

3.1 热稳定性芳香聚合物通常具有较高的热稳定性，能够在高温下保持结构的完整性和性能。

这使得它们在高温环境下的应用成为可能，例如航空航天、电子器件和汽车工业等领域。

3.2 机械性能由于芳香聚合物分子链之间的共价键较强，它们通常具有良好的机械性能，如高强度、刚度和耐磨性。

这使得芳香聚合物成为制造轻量化材料和高强度部件的理想选择。

3.3 化学稳定性芳香聚合物通常具有较好的化学稳定性，能够抵抗酸、碱和溶剂等化学腐蚀。

这使得它们在化工、医药和环境保护等领域中得到广泛应用。

3.4 电气特性一些芳香聚合物具有优异的电气特性，如低介电常数、高绝缘性能和良好的导电性。

这使得它们在电子器件、光纤通信和太阳能电池等领域中有着重要的应用价值。

3.5 光学特性一些芳香聚合物具有特殊的光学性质，如荧光、发光和非线性光学效应。

这使得它们在显示技术、激光器和传感器等领域中具有广泛的应用前景。

4. 应用领域由于芳香聚合物独特的结构和性质，它们在许多领域中得到广泛应用。

4.1 材料科学芳香聚合物被广泛应用于材料科学领域，例如制备高强度纤维、复合材料和高温陶瓷等。

耐热芳杂环聚合物

聚酰亚胺PI

第三章7聚酰亚胺

PBO是聚对苯撑苯并二恶唑Poly(p-phenylene-2

影响胶带粘接性能的环境因素

3芳杂环类聚合物纤维

聚酰亚胺的结构与性能分析及运用

聚合物的热性能

芳杂环高分子

PI材料

PBO

聚酰亚胺 资料

聚合物的热性能

芳香杂环化合物名词解释

聚合物材料的耐热性能研究

高分子化学-聚酰亚胺

高聚物的结构与性能—聚合物的耐热性

芳杂环纤维

聚合物的耐热性

芳香聚合物

聚酰亚胺资料