聚酰亚胺基础内容相关情况介绍大全
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。
聚酰亚胺概况
聚酰亚胺100吨/年聚酰亚胺2004年5月20日聚酰亚胺(Polyimides简称PI)是一大类主链上含有酞酰亚胺或丁二酰亚胺环的耐高温聚合物,通常由二酐和二胺合成。
是目前已经工业化的聚合物中使用温度最高的材料,其分解温度达到550~600℃,长期使用温度可达200~380℃,短期在400℃以上。
此外还具有优良的尺寸和氧化稳定性、耐辐照性能,绝缘性能、耐化学腐蚀、耐磨损、强度高等特点。
广泛应用于航空/航天、电子/电气、机车/汽车、精密机械、仪表、石油化工、计量和自动办公机械等领域,已成为世界火箭、宇航等尖端科技领域不可缺少的材料之一。
国内外市场情况:到目前为止,世界PI树脂已有20多个大品种,世界生产厂家在50家以上。
2001年世界PI树脂总生产能力约4.5万吨/年,产量约2.5万吨,PI生产主要集中在美国、西欧和日本。
Du Pont公司是美国PI树脂最大的生产商,AMOCO和Kanefuchi依次紧随其后。
随着航空航天、汽车,特别是电子工业的持续快速的发展,迫切要求电子设备小型化、轻量化、高功能和高可靠性。
性能优异的聚酰亚胺在这些领域中将大有作为,目前的增长速度一直保持在10%左右,具有很好的发展前景。
目前全球聚酰亚胺消费量约2.5万吨,消费主要集中在美国、西欧和日本国家和地区,其中美国约1.43万吨,西欧约0.36万吨、日本约0.378万吨。
预计世界对聚酰亚胺的需求将以7%/年均增长速度递增,到2006年总需求量将达3.5万吨。
目前我国聚酰亚胺开发的品种很多,已基本形成开发研究格局,涉及均酐型、偏酐型、联苯二酐型、双酚A二酐型、醚酐和酮酐型等。
但与国外发达国家相比,我国目前的聚酰亚胺树脂及薄膜的生产规模较小,价格和成本较高,产品的质量也有一定差距。
2002年国内聚酰亚胺生产能力已超过800吨/年,其中PI薄膜生产能力已达750吨/年,薄膜产量450吨。
随着我国航空、航天、电器、电子工业和汽车工业的发展,聚酰亚胺行业也会有大的发展。
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。
(完整版)聚酰亚胺基础内容相关情况介绍大全.doc
聚酰亚胺相关基础内容介绍大全一、概述聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基团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。
PI 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,具有高绝缘性能。
另外, 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,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。
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 "。
二、聚酰亚胺结构式正象主链含酰胺结构的聚合物被称为聚酰胺,主链含亚胺结构的聚合物统称为聚酰亚胺。
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,特别是五员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。
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。
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。
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。
聚酰亚胺
聚酰亚胺百科内容来自于: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。
概述英文名: Polyimide简称: PI聚酰亚胺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"( protion solver),并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。
分类缩聚型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聚酰亚胺程中很难挥发干净,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。
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。
聚酰亚胺简介
聚酰亚胺(英文名Polyimide,简称PI)泡沫,是聚酰亚胺树脂原材料与发泡剂、泡沫稳定剂等助剂通过聚合发泡反应而成的泡沫材料。
PI泡沫种类多,密度(5~400kg/m3),具有可设计,绝缘性突出,特别是具有优异的耐高低温(-250~450℃)、耐辐射、难燃、低发烟,以及无有害气体释放等性能,这些独特的性能是传统泡沫塑料所无法比拟的。
因此,PI 泡沫材料是一种具有极大应用价值和开发潜力的新型材料,越来越多地用做航空航天、国防军工、微电子等高新技术领域的隔热、减震降噪和绝缘等关键材料。
目前,全球只有美国、日本等少数几个国家可以生产聚酰亚胺高分子材料,其高端产品由于应用领域的特殊性(主要运用于航天、超高速飞机制造等军工领域),其技术和产品基本不对中国出口。
主要研发机构,生产商聚酰亚胺泡沫最早出现于1966年,由杜邦(Dupont)公司利用添加了发泡剂的聚酰胺酸溶液涂膜发泡制得。
上世纪70年代,美国NASA 兰利(Langley)研究中心与Unitika America公司合作开发、研究出用于航天飞船绝热保温的聚酰亚胺泡沫材料。
美国、日本、中国等国家的科研院所、企业经过半个世纪的研究发展,已经有一定的性能稳定的商品化产品和实际应用,如美国的Boyd Corporation的Solimide PI泡沫、Monsanto的Skybond PI泡沫、陶氏公司的Rohacell 聚甲基丙烯酰亚胺泡沫都已满足美国DOD-F24 688 军标,被美国防部指定为海军船舶的绝热保温材料,并在民用船舶,如豪华游船、快艇、液化天然气船上也得到广泛的应用。
国内的研发科研机构和生产企业有上海合成树脂研究所、中科院长春应用化学研究所、天晟新材(PI泡沫系列)、中科院宁波材料所(PI微发泡粒子)等。
应用领域航空航空飞行器要求所采用的材料在满足其他性能的基础上应尽可能的轻质,以节省燃油,提高载重量。
一种海绵状的、轻的PI泡沫材料耐燃温度达800°F,而且即使在该温度下,PI泡沫材料也仅仅是炭化、分解,可使飞行中的事故减少。
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 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。
8. 附加信息本MSDS旨在提供有关聚酰亚胺的安全信息,但并不代表使用过程中可能出现的所有风险。
在使用聚酰亚胺时,请务必遵守安全操作规程,确保人身和设备安全。
如有疑问,请咨询专业人士。
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,具有良好的力学性能、热学性能、耐化学腐蚀性能和电气性能,在航空航天、汽车、电子、军事等领域有着广泛的应用。
聚酰亚胺的结构参数对其性能具有重要影响,下面我们将对聚酰亚胺的结构参数进行具体介绍。
一、主要结构参数1. 分子量:聚酰亚胺的分子量越大,其分子链越长,分子链之间的相互作用越强,因而力学性能和热学性能也会更优秀。
分子量的大小一般可以通过凝胶渗透色谱仪等分析手段来测定。
2. 重复单元结构:聚酰亚胺的重复单元结构是由酰亚胺基团和酚基、醚基、酰胺基等单元组成的,不同的重复单元结构将导致聚酰亚胺材料性能的差异。
3. 结晶度:聚酰亚胺具有一定的结晶性,结晶度的大小会影响其热学性能和力学性能。
通常通过X射线衍射分析等方法可以对其结晶度进行表征。
4. 分子排列方式:聚酰亚胺的分子在空间中的排列方式也会影响其性能,如交替排列、平行排列等不同的排列方式将导致聚酰亚胺材料的性质差异。
5. 羟基密度:聚酰亚胺中含有不同数量的羟基(-OH),羟基密度的增加将影响其疏水性和热学性能。
二、结构参数对性能的影响1. 分子量:聚酰亚胺的分子量越大,其力学性能、热学性能和稳定性越好。
但是太大的分子量会使得加工难度增大。
3. 结晶度:适量的结晶度可以提高聚酰亚胺材料的强度和刚性,但过高的结晶度会降低其韧性。
4. 分子排列方式:不同的分子排列方式会影响聚酰亚胺的热胀缩性能和热导率。
5. 羟基密度和氨基密度:羟基密度和氨基密度的增加将提高聚酰亚胺的抗溶解性和耐热性。
聚酰胺的结构参数对其性能有着重要的影响,制备高性能的聚酰亚胺材料需要综合考虑各种结构参数,并根据具体的应用需求进行调整。
在今后的研究工作中,我们还需要进一步深入研究聚酰亚胺的结构参数与性能之间的关系,以推动聚酰亚胺材料的发展和应用。
第二篇示例:聚酰亚胺(Polyimide)是一类重要的高性能聚合物材料,具有优异的热稳定性、机械性能、化学稳定性和电气绝缘性能,被广泛应用于航空航天、电子、电气、汽车等领域。
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。
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.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。
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。
聚酰亚胺材料综述
聚酰亚胺材料综述
聚酰亚胺材料是一类高性能工程塑料,具有优异的耐热、耐化学腐蚀、耐磨损等性能。
本文对聚酰亚胺材料的种类、制备方法、性能特点、应用领域等方面进行了综述。
首先介绍了聚酰亚胺材料的起源和发展历程,包括早期的Aramid类聚酰亚胺材料和现代的PI、PES、PEI等新型聚酰亚胺材料。
然后详细介绍了聚酰亚胺材料的制备方法,包括溶液法、熔融法、固相法等,以及不同制备方法对材料性能的影响。
接着对聚酰亚胺材料的物理、化学、力学等性能进行了分析与比较,包括热稳定性、机械性能、吸湿性、耐腐蚀性等方面。
最后,探讨了聚酰亚胺材料在航空航天、汽车工业、电子电器、医疗器械等领域的应用情况,以及未来的发展趋势和挑战。
- 1 -。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
聚酰亚胺相关基础内容介绍大全一、概述聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基团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。
PI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,具有高绝缘性能。
另外,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,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。
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"。
二、聚酰亚胺结构式正象主链含酰胺结构的聚合物被称为聚酰胺,主链含亚胺结构的聚合物统称为聚酰亚胺。
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,特别是五员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。
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。
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。
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。
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)三、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(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℃,广成热塑性聚酰亚胺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。
四、聚酰亚胺类型及主要产品由于聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点,其应用也十分广泛,聚酰亚胺的形态也达数10种之众。
但我们主要分析5种形态:工程塑料、纤维、薄膜、先进复合材料、泡沫塑料。
其他形态包括泡沫塑料、胶粘剂、分离膜、液晶显示用的取向排列剂等。
工程塑料:工程塑料分为热塑性和热固性树脂两大类。
热塑性聚酰亚胺材料由于它的不熔性质,影响了这类高性能材料的广泛应用。
而热固性工程塑料融优良的加工成型性能和高性能于一体。
其中,聚酰亚胺特种工程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316℃,可在250℃下长期使用;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。
纤维:聚酰亚胺纤维又被称为芳酰亚胺纤维,分为普通耐热和高强度两类。
前者用于高温介质的过滤材料、主要电缆护套、消防服等。
后者的力学性能可达到碳纤维水平,是先进复合材料的增强剂,也可以用于防弹背心及其他防护盾甲。
目前,用于制造高温过滤材料应用广泛且迫切。
其中,国内市场广泛使用的袋式除尘装置的核心关键——耐高温滤料:普遍应用的是底端的PPS纤维,高端的聚酰亚胺纤维全部进口。
薄膜:1961年美国杜邦首次生产出PI薄膜,目前世界PI薄膜生产技术主要集中于三大生产商:美国杜邦、日本宇部兴产和日本钟渊化学。
先进复合材料:聚酰亚胺复合材料是目前最耐高温的树脂基复合材料,主要应用于航空航天等。
泡沫塑料:聚酰亚胺泡沫塑料是聚合物中热稳定性最好的泡沫材料之一,长期可耐250℃~300℃的温度,短时可耐400℃~500℃的高温。
自从20世纪70年代开发成功以来,已有近40年的发展历史。
聚酰亚胺泡沫塑料按结构可分为热固性聚酰亚胺泡沫、热塑性聚酰亚胺泡沫两类。
五、聚酰亚胺的市场及技术分析2007年,全球聚酰亚胺(PI)的年消费量为6万吨左右,美国、日本、欧洲是世界上聚酰亚胺最主要的消费市场。
2007年,美国、日本、欧洲聚酰亚胺的消费量分别约为1.8万吨、1.6万吨和0.7万吨。
专家预测,世界对聚酰亚胺的需要将以每年6%的速度递增,到2012年总消费量将达到约8万吨。
2007年,全球聚酰亚胺(PI)的年消费量为6万吨左右,美国、欧洲、日本是世界上聚酰亚胺最主要的消费市场。
2007年,美国、欧洲、日本聚酰亚胺的消费量分别约为1.8万吨、1.6万吨和0.7万吨。
专家预测,世界对聚酰亚胺的需要将以每年6%的速度递增,到2012年总消费量将达到约8万吨。
目前,聚酰亚胺在各个国家和地区消费构成有所不同,美国主要消费领域是塑料,占消费量的80%左右;欧洲主要消费领域是漆包线漆,占消费量的70%~80%;日本主要消费领域是薄膜和塑料,合计占消费量的95%左右。
高端纤维市场潜力大,在种类众多的特种工程塑料中,由于聚酰亚胺的耐高温性能、抗拉强度均优于同类产品,如果使用PI替代其他材料,依然存在一定的困难。
据不完全统计,目前世界上聚酰亚胺的主要生产厂家约有50家,主要的生产厂家有美国杜邦公司、日本三井东亚公司以及日本宇部兴产公司等。
据了解,同聚酰亚胺纤维竞争的纤维品种主要有:PTFE(聚四氟乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、玻纤、Nomex(芳纶)。
各纤维由于性能不同,应用领域及应用环境也不尽相同,但从相关性能来看PI纤维竞争优势明显。
高温滤料主要应用于环保行业的袋式除尘领域,主要与钢铁、冶金、水泥、化工行业以及电力和垃圾焚烧炉等有密切关系,而袋式除尘替代电除尘是大势所趋。
随着国家对环保的日益重视,政府和民间资本在这一领域的投入越来越大,环保产业因而呈现出了高速发展的态势。
相比2008年,2009年高温过滤材料大幅增加,尤其是高端产品发展较快。
2008年,我国滤料总产量中低端滤料约占40%,中端滤料约占40%,高端滤料约占20%,未来发展空间巨大。
薄膜市场仍将高速增长,在我国的PI产品中,90%以上是薄膜。
截至2009年,Pl薄膜规模达到约4700吨/年,生产厂家在40家以上,年产量达到2000~3000吨。
国内90%以上企业都采用普通流延法,产品低端,主要应用于绝缘材料和柔性覆铜板(FCCL)两大领域。
目前,我国90%以上的Pl薄膜应用于绝缘材料领域,年消费量2000~3000吨。
柔性覆铜板是广泛应用于电子工业、汽车工业、信息产业和各种国防工业所用挠性印刷电路板(FPC)的主要材料。
然而,我国FCCL领域应用的PI薄膜85%以上依赖进口,年进口量为800~900吨。
国内仅漂阳华晶、江阴天华科技、无锡高拓和山东万达微电子材料公司等厂家能生产。
以电子领域的12.5nmPI双向拉伸薄膜为例,我国企业最高报价是每千克1500元左右,一般报价只有几百元,而美国杜邦、日本宇部兴产公司报价在3000元以上。
在绝缘材料领域,国产PI薄膜价格一般在每千克10~30元,而进口产品价格在1800~3000元。
随着中国电子工业的快速发展,预计未来几年我国PI薄膜市场将以年均12%以上的速率快速增长,2013年我国PI薄膜需求量将达5000吨左右。
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材料所难以具备的。
从历史文献的研究中,由于各国对聚酰亚胺的详细情况披露有限,所以成本数据并不透明。
从深圳惠程相关资料中可以看出,聚酰亚胺的原料构成主要有二酐、二胺、异构二酐、二甲基乙酰胺、去离子水等。
其中,目前国内二酐即均苯四甲酸二酐(PMDA)的生产方法多采用均四甲苯以钒钛氧化物为催化剂。
国内PMDA生产厂家虽有几家,但产能不足万吨。
市场缺口仍然需要进口,均酐生产主要集中在杜邦、赫司特等少数大公司。
据了解,目前国内PMDA报价在5.2万~5.6万元/吨不等,而吨聚酰亚胺需原料为0.5吨左右。
二胺即二苯醚二胺(又称二氨基二苯醚,ODA),主要用作聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂的原料和交联剂。
目前,国内ODA生产量不大,全年大约1000多吨,价格约为7.8万元/吨。
另外,异构二酐包括异构BP鄄DA、异构ODPA、异构TDPA等。
而二甲基乙酰胺(DMAC)是无色透明的可燃液体,主要用于耐热合成纤维、塑料薄膜、涂料、医药、丙烯腈纺丝的溶剂,目前市场报价在1.08万元/吨。
根据上述各单项成本的估算,吨聚酰亚胺成本为8万元/吨左右。
从全球范围来看,掌握聚酰亚胺核心技术并进行产业化的生产商只有奥地利的利兰金(Evonic)公司,由于其昂贵的价格,依然对部分应用领域具有挤出效应。