聚酰亚胺材料
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：1.外观淡黄色粉末2.弯曲强度(20℃) ≥170MPa3.密度 1.38～1.43g/cm34.冲击强度(无缺口) ≥28kJ/m25.拉伸强度≥100 MPa6.维卡软化点 >270℃7.吸水性(25℃，24h)8.伸长率 >120%钛酸钡分子式:BaTiO3 分子量:233.1922性状白色粉末熔点1625℃相对密度 6.017溶解性：溶于浓硫酸、盐酸及氢氟酸，不溶于热的稀硝酸、水和碱。
熔点:1625℃钛酸钡是一致性熔融化合物，其熔点为1618℃。
在此温度以下，1460℃以上结晶出来的钛酸钡属于非铁电的六方晶系6/mmm点群。
此时，六方晶系是稳定的。
在1460~130℃之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构。
在此结构中Ti4+(钛离子)居于O2-(氧离子)构成的氧八面体中央，Ba2+(钡离子)则处于八个氧八面体围成的空隙中（见右图）。
此时的钛酸钡晶体结构对称性极高，因此无偶极矩产生，晶体无铁电性，也无压电性。
随着温度下降，晶体的对称性下降。
当温度下降到130℃时，钛酸钡发生顺电-铁电相变。
在130~5℃的温区内，钛酸钡为四方晶系4mm点群，具有显著地铁电性，其自发极化强度沿c轴方向，即[001]方向。
钛酸钡从立方晶系转变为四方晶系时，结构变化较小。
从晶胞来看，只是晶胞沿原立方晶系的一轴（c轴）拉长，而沿另两轴缩短。
当温度下降到5℃以下，在5~-90℃温区内，钛酸钡晶体转变成正交晶系mm2点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度沿原立方晶胞的面对角线[011]方向。
聚酰亚胺材料
聚酰亚胺材料
16
二酐和二胺的活性
在酐基的对位或邻位有拉电子基团可 使二酐活化；
在氨基的对位或邻位有拉电子基团可 使二胺减活。
聚酰亚胺材料
17
芳香族二酐的电子亲和性
二酐
SO2
CO
Ea(eV) 1.90 1.57 1.51
聚酰亚胺材料
18
CO
C
OC
O
O
O
1.51
CO
O
OC O
CO O
CH 3 C CH 3
PMR-15固化工艺
o
T e m p e r a t（u rCe）
400
300
1.4M Pa压 力 200 满 真 空
100
48KPa真 空
0
0
2
4
6
8
T im e （ h ）
聚酰亚胺材料
37
PMR-15的缺点
储藏时间短 存在游离的致癌物 MDA 其它树脂的溶解受到限制 不能满足更高使用温度的要求
加热 或 脱水剂
O N
COOH
聚酰胺酸
O 聚酰亚胺
O
O
O 或
COOH
＋ H2N
加热 溶剂
COOH
聚酰亚胺材料
O N
O
4
COOR ＋H2N
COOH
加热
O N
O
COH N COOH
N
三氟乙酐 叔胺
加热 O
O 异酰亚胺
O O＋ O C N
O
O CO
CO－O 2 C CN O
聚酰亚胺材料
O N
O
O N
O
5
(1) 对于全芳香聚酰亚胺，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℃ 的液态氦中仍不会脆裂。
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
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。
聚酰亚胺是什么材料
聚酰亚胺是什么材料
聚酰亚胺是一种高性能工程塑料，具有优异的物理和化学性能，被广泛应用于
航空航天、汽车、电子、化工等领域。
聚酰亚胺具有高温稳定性、耐腐蚀性、机械强度高等特点，因此备受工程师和设计师的青睐。
首先，聚酰亚胺的化学结构决定了其优异的性能。
聚酰亚胺分子中含有酰亚胺
基团，这种特殊的结构使得聚酰亚胺具有优异的热稳定性和耐化学腐蚀性。
在高温下，聚酰亚胺仍然能够保持其原有的性能，不会发生软化或变形，因此被广泛应用于高温环境下的零部件制造。
此外，聚酰亚胺还具有优异的电性能，因此在电子领域也有着重要的应用价值。
其次，聚酰亚胺的机械性能也非常优异。
聚酰亚胺具有高强度和刚性，同时又
具有较高的韧性和抗疲劳性，因此在航空航天和汽车领域被广泛应用于制造结构件和功能件。
与此同时，聚酰亚胺还具有较低的摩擦系数和良好的自润滑性能，使得其在摩擦磨损领域也有着重要的应用。
此外，聚酰亚胺还具有良好的耐化学腐蚀性和耐老化性。
在化工领域，聚酰亚
胺被广泛应用于制造耐腐蚀设备和管道，能够有效地抵抗酸碱等腐蚀介质的侵蚀，保证设备的长期稳定运行。
同时，聚酰亚胺还具有良好的耐紫外线性能和耐气候老化性能，能够在恶劣的户外环境下长期使用。
总的来说，聚酰亚胺作为一种高性能工程塑料，具有优异的物理和化学性能，
被广泛应用于航空航天、汽车、电子、化工等领域。
其优异的热稳定性、机械性能、耐化学腐蚀性和耐老化性能，使得其在各个领域都有着重要的应用价值。
随着科技的不断进步，相信聚酰亚胺在更多领域将会有着更广泛的应用。
聚酰亚胺原料
聚酰亚胺原料高分子材料中的多面手－－聚酰亚胺，在国内已引起多家研究院校兴趣、部分企业也开始生产－－我们自己的聚酰亚胺材料。
一、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"。
二、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。
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％。
聚亚酰胺
聚亚酰胺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级绝缘材料概述聚酰亚胺：英文名Polyimide (简称PI)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"。
分类聚酰亚胺可分成缩聚型和加聚型两种。
（1）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。
（2）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PEI详细介绍：
聚酰亚胺PEI详细介绍：聚酰亚胺情况介绍一、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"。
二、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。
聚酰亚胺材料
－
10000
288
298
－
6FD A /p-P D A /P E PA
3000
365
382
－
5000
352
－
－
１ :固 化 前 ； 2 :固 化 后 ; 3 : N 2; T g ： D S C 测 试
T 5% (℃ )3 541 528 522 531 525 520 533 559 541 548 549
（2）多种多样的合成方法
O O＋H2N
O
COHN
加热 或 脱水剂
O N
COOH
聚酰胺酸
O 聚酰亚胺
O
O
O
O
或
＋ H2N
加热 溶剂
N
COOH
O
COOH
1
COOR ＋H2N
COOH
加热
O N
O
COH N COOH
N
三氟乙酐 叔胺
加热 O
O 异酰亚胺
O N
O
O O＋ O C N
O
O CO
CO－O 2 C CN O
32
PMR-15聚酰亚胺的合成
COOCH3
2
+3.087 H 2 N
COOH
O
N
CH2
O
O
N
CH2
O
O
H3COOC
C
CH2
N H 2 +2.087
HOOC
室温
250 ℃
O
N
－H 2O - CH3OH
O C
O
250 ℃
加压
316 ℃
O
O
C
N
聚酰亚胺材料在高温环境下性能研究
聚酰亚胺材料在高温环境下性能研究随着现代科技的发展，高温环境下的材料性能研究成为当前材料领域研究的热点之一。
聚酰亚胺材料作为高性能材料之一，因其具有优异的高温稳定性和力学性能，而备受研究者的青睐。
本文将从聚酰亚胺材料的特点、高温环境下的性能以及未来发展等方面进行探讨。
一、聚酰亚胺材料的特点聚酰亚胺材料是一种高分子聚合物，因其分子内含有酰亚胺基团，故而得名。
作为高性能材料，它具有以下独特的特点：1. 高温稳定性强。
聚酰亚胺材料在高温环境下表现出良好的稳定性，尤其是耐氧化性和耐热性优异。
在高温环境下，聚酰亚胺材料热分解的温度较高，可达到400℃以上。
2. 强度高，刚度大。
聚酰亚胺材料具有优异的力学性能，高强度和高刚度使其在高温和高压的工作环境下具有较好的稳定性。
3. 耐腐蚀性好。
聚酰亚胺材料是一种化学惰性材料，具有优异的耐化学腐蚀性和电气绝缘性。
4. 易成型。
聚酰亚胺材料可以通过热压成型、注塑成型、挤出成型等方式制备成各种复杂的形状，具有广泛的应用前景。
二、高温环境下聚酰亚胺材料的性能1. 高温下聚酰亚胺材料的力学性能在高温环境下，材料的力学性能往往会受到不同程度的影响。
针对聚酰亚胺材料在高温下的力学性能，研究者们进行了大量深入的研究。
研究发现，在高温环境下，聚酰亚胺材料的弹性模量和屈服强度均表现为下降趋势，且弹性模量的降幅更大。
这是因为高温环境下，聚酰亚胺材料中的聚合物链会出现部分断裂和软化，导致其力学性能下降。
2. 高温下聚酰亚胺材料的热稳定性高温下，聚酰亚胺材料的热稳定性是其最为重要的性能之一。
研究表明，在高温环境下，聚酰亚胺材料往往会发生氧化反应和分解反应，导致其分子链的断裂和材料性能的退化。
因此，提高聚酰亚胺材料的热稳定性，成为当前研究的重点之一。
3. 高温下聚酰亚胺材料的导电性由于聚酰亚胺材料是一种绝缘材料，因此其导电性很差。
研究人员通过材料表面进行改性或添加导电剂等手段，提高了聚酰亚胺材料的导电性能。
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
聚酰亚胺的不足
聚酰亚胺的不足
聚酰亚胺是一种高性能的聚合物材料，具有许多优良的性能，如高绝缘性、高耐热性、低热膨胀系数等。
然而，它也存在一些不足之处：
1.成本高昂：聚酰亚胺的生产成本较高，因此价格较为昂贵，这限
制了它在一些领域的应用。
2.加工困难：聚酰亚胺的熔点较高，加工温度高，需要特殊的设备
和加工技术，这增加了它的加工难度和成本。
3.机械性能不足：聚酰亚胺的机械性能如拉伸强度、冲击强度和弯
曲模量等指标相对较低，限制了它在一些需要承受较大载荷的场合的应用。
4.稳定性差：聚酰亚胺在某些化学环境或高温环境中容易发生化学
反应或降解，导致性能下降。
5.生产过程中存在环境问题：聚酰亚胺在生产过程中可能会产生有
害的废料和废水，对环境造成一定的污染。
尽管存在这些不足之处，但聚酰亚胺在许多领域仍具有广泛的应用价值。
随着技术的不断进步和成本的降低，相信聚酰亚胺的应用前景将更加广阔。
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。
聚酰亚胺材料
聚酰亚胺材料
聚酰亚胺（PI）是一种高性能工程塑料，具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和
机械性能，因此在航空航天、电子、汽车等领域得到广泛应用。
聚酰亚胺材料以其优越的性能成为各行业研究的热点之一。
首先，聚酰亚胺材料具有出色的耐热性能。
它的热变形温度高达300℃以上，
甚至可达400℃，在高温环境下依然能保持较好的力学性能，因此被广泛应用于航
空航天领域，如制造发动机零部件、航天器结构件等。
其次，聚酰亚胺材料具有优异的耐化学腐蚀性能。
它能够抵抗酸碱、有机溶剂
等化学腐蚀，因此被广泛应用于化工领域，如制造化工管道、阀门等设备。
此外，聚酰亚胺材料还具有良好的机械性能。
它的拉伸强度和弹性模量均较高，具有优秀的抗拉伸、抗压缩性能，因此被广泛应用于汽车领域，如制造汽车发动机零部件、传动系统零部件等。
总的来说，聚酰亚胺材料以其出色的耐热性、耐化学腐蚀性和机械性能，成为
各行业研究的热点之一，未来在新能源、新材料等领域有着广阔的应用前景。
《聚酰亚胺材料》课件
将单体溶解在溶剂中，并通过热源或化
相转移聚合法
2
学反应引发聚合反应，最后得到聚酰亚 胺材料。
通过相转移催化剂控制反应，实现高分
子链的生长和交联，制备交联聚酰亚胺
材料。
3共Biblioteka 合法将不同的单体共同聚合，得到具有特定 性能的聚酰亚胺复合材料。
聚酰亚胺材料的性能测试
• 热性能测试：热失重分析、热膨胀系数测量 • 力学性能测试：拉伸强度、弯曲强度等 • 电学性能测试：电阻率、介电常数等 • 化学性能测试：溶胀性、耐腐蚀性等
聚酰亚胺薄膜用于制造柔性电路板和显示器， 具有良好的尺寸稳定性和电气绝缘性能。
3 汽车
聚酰亚胺材料用于制造汽车发动机零部件， 如气门杆、火花塞和胶带，具有耐高温和耐 腐蚀性能。
4 能源
用于制造燃料电池、锂电池和太阳能电池等 能源设备，具有较高的热稳定性和电化学性 能。
聚酰亚胺材料的制备方法
1
溶液聚合法
聚酰亚胺材料在电子行业的应用
柔性电路板
聚酰亚胺薄膜的柔韧性和良好的 导电性，使其成为制造柔性电路 板的理想材料。
半导体封装
聚酰亚胺材料用于半导体器件的 封装，提供优异的保护和隔热性 能。
电脑散热器
聚酰亚胺复合材料用于制造电脑 散热器，具有良好的导热性和机 械强度。
聚酰亚胺材料的发展前景
随着科技的不断发展，聚酰亚胺材料将继续在高温、抗化学腐蚀和电子行业等领域发挥重要作用，并不断创新 和改进。
《聚酰亚胺材料》PPT课 件
本课件将介绍聚酰亚胺材料的定义、性质、分类、应用领域、制备方法、性 能测试、在电子行业的应用和发展前景。
聚酰亚胺材料的定义和性质
聚酰亚胺材料是一类高性能工程塑料，具有优异的耐高温性能、抗化学腐蚀性能和绝缘性能。
聚酰亚胺材料标准规范
聚酰亚胺材料标准规范随着科技的不断发展，新型材料的涌现改变了世界的面貌。
而聚酰亚胺(Polyimide)材料就是近年来备受瞩目的一个新型高性能工程塑料。
它在高温下表现出色、化学稳定性好、电绝缘性能高等优点，被广泛应用于航空、航天、电子和汽车等领域。
然而，在聚酰亚胺材料的生产和应用中，标准规范的问题却一直困扰着相关企业和从业人员。
标准规范的不完善和缺乏可能会导致产品质量问题和安全隐患，对行业的健康和可持续发展会带来不利影响。
因此，建立和完善聚酰亚胺材料的标准规范就显得尤为重要。
接下来，本文将从若干方面探讨这一主题。
一、聚酰亚胺材料的质量标准聚酰亚胺材料的质量标准应当包括物理、化学、机械、电气、环境和安全等多个方面。
在实际生产中，要严格把控每一道环节，确保产品符合标准规范。
物理测试包括材料密度、热膨胀系数、透明度和耐磨性等指标；化学测试包括耐酸碱性、耐腐蚀性和可溶性等指标；机械测试包括拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等指标；电气测试则涉及介电常数、介电损耗和体积电阻率等指标。
环境和安全方面的测试包括耐热性、耐候性、阻燃性和毒性等指标。
这些测试的结果应该被记录并保存，以方便后续的质量管理和问题排查。
企业可以建立自己的标准规范，并通过第三方机构进行审核和认证。
二、生产工艺和应用标准除了质量标准之外，聚酰亚胺材料的生产工艺和应用标准也需要规范。
生产工艺的规范包括原材料采购、加工工艺、设备维护和环境管理等方面，应用标准则包括产品结构和设计、使用环境和条件等方面。
在生产工艺方面，企业应该建立完善的质量控制体系和记录体系，确保每一个加工环节的合理性和可行性。
设备维护也是至关重要的一环，企业应该建立设备维护计划，并按照计划执行。
环境管理则需要遵守相关的环境保护法规和规范，控制废气废水等危害物的排放。
在应用标准方面，企业需要根据不同的产品设计和使用环境，制定相应的使用标准和注意事项。
比如，在电子领域中，聚酰亚胺材料需要承受较高的温度，因此需要考虑产品的散热性能和耐高温性能。
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O
O
O H N OH O O HN HO O
O
O NH OH O
O CF3 CF3 O O N
Thermid LR-600
O O O N O CF3 CF3 O O N
Thermid FA-700
固化起始温度250度起，
45
苯乙炔封端的聚酰亚胺
3-PEA APA NH2 TPEPA NH2 NH2 O C O 4-PEPA O O PEPOPA O O O O FPEPA F F F F 3C O O O PAPB BPEPA C O NH2 CPEPA NC F F O O O O O O O O O
3
（2）多种多样的合成方法
O COHN O ＋ H2N COOH O 无异叔聚 O 无异异叔 加加 或 脱脱脱 O N
O O O O 或 COOH COOH
4
＋ H2N
加加 溶脱 O N
O COOR ＋ H2N COOH O 加加 N
N COHN COOH
三三无氯 叔叔
O O
加加
N O
O
异异异叔
1.17 1.13 1.12 1.10
CH3
O
C CH3
O
O
(CH2)n O n＝2～5
21
二胺的碱性及对PMDA 二胺的碱性及对PMDA的活性 PMDA的活性
二胺 pKa log k
H2N
(CH2)6
NH2
9.8 6.08 2.12 0.78
O
5.20
22
4.80 4.60 3.10 2.0
0 0.37 -2.15
11
用于热固性芳杂环聚合物的活性基团
活性基团名称 马来酰亚胺
O N O
结构
降冰片烯酰亚胺 苯并环丁烯
O N O
12
氰基 异氰酸酯 氰酸酯 乙炔基 苯炔基
C N
N C O
O C N
C CH
C C
13
双苯撑 Biphe R
2,22,2-对环芳烃
14
(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。
34
(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。分为热固性和热塑两种，以前者 应用面最广。
35
PMR-15聚酰亚胺的合成 PMR-15聚酰亚胺的合成
O COOCH3 2 COOH 室温 250 ℃ O N O CH2 N O 250 ℃ 316℃ O N O CH2 N O O O 加加 O C N CH2 N O O O O O －H2O - CH 3OH O C N CH2 N O O O +3.087H 2N CH2 NH2 H3 COOC +2.087 HOOC COOH C COOCH3
由邻二甲苯合成氯代苯酐
由 氯 代 苯 酐 制 备 各 种 二 酐 单 体
25
传 统 聚 酰 亚 胺 合 成 方 法 与 直 接 法 的 区 别
26
由直接法合成的聚酰亚胺
O N O Z N O Y O O MO Y OM Na2S O O Cl O (PPh3)2NiX2 Zn O N O Z N O O O N O Z N S O Y S O O O HS Y SH N Z N S A S + H2N Z NH2 Cl O O N Z N X O Cl Na2S O O A X O O O O O N Z N S O
时间 （ 分分 ）
42
PMR聚酰亚胺复合材料的力学性能 PMR聚酰亚胺复合材料的力学性能
复合材料 Celion 6k/PMR-15 HT-S/LaRCTM-160 T40-R/PMR-II-50 Celion 6k/PMR-II-50 T40-R/VCAP-50 Quartz/AFR-700B Celion 6k/LaRCTM-RP46 弯曲强度（MPa） 室温 1750 2130 － 1840 － 848 1724 316℃ 710 － － 593(343) － － 917 371℃ 317 － 320 － 190 420 793 层间剪切强度（Pa） 室温 120 96 － 112 － 59 131 316℃ 45 － － 46(343) － － 51 371℃ 21.4 － 20.0 － 20.0 51.7 32.4
n
O
CF 3 C CF 3
O N O n CF 3 C CF 3
O N O O N O
PMR-II
H2C CH
CH 2 CH
V-CAP
O
耐温等级345度
40
AFR700系列高温树脂 AFR700系列高温树脂
O N O O N O N O N O O O CF3 C CF3 O N O O N O n N O n NH2
15
(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。
16
二酐和二胺的活性
在酐基的对位或邻位有拉电子基团可 使二酐活化； 在氨基的对位或邻位有拉电子基团可 使二胺减活。
17
芳香族二酐的电子亲和性
二酐 Ea(eV) 1.90
n=2.087
n=2.087
36
固化温度250度起，耐温等级316度
PMR-15固化工艺 PMR-15固化工艺
400
Temperature（ C）
300
1.4MPa加压
200
o
满满 满
100
48KPa满 满
0 0 2 4 6 8
Time （h ）
37
PMR-15的缺点 PMR-15的缺点
储藏时间短 存在游离的致癌物 MDA 其它树脂的溶解受到限制 不能满足更高使用温度的要求
28
(3) 聚酰亚胺还具有很好的机械性 能。均苯型聚酰亚胺的薄膜(Kapton)为 170MPa ，而联苯型聚酰亚胺(Upilex S) 达到500MPa。作为工程塑料，弹性模量 通常为3～4GPa ，纤维可达到280GPa， 据理论计算，由均苯二酐和对苯二胺合 成的纤维可达500GPa，仅次于碳纤维。
43
PMR型聚酰亚胺复合材料的制造成本 PMR型聚酰亚胺复合材料的制造成本
44
乙炔封端聚酰亚胺
O N O O O O N O O N O O O O O N
Thermid MC-600
N O O O O N O O O N O O N O O O
n
Thermid IP-600
O HN HO O O N O
27
聚酰亚胺的性能
(1) 对于全芳香聚酰亚胺，按热重分析， 对于全芳香聚酰亚胺，按热重分析， 其开始分解温度一般都在500℃左右。 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 热分解温度达到600℃ 合物中热稳定性最高的品种之一。 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℃ 聚酰亚胺可耐极低温，如在−269℃ 的液态氦中仍不会脆裂。 的液态氦中仍不会脆裂。
C O
O S O
23
由二甲苯制备氯代苯酐
O CH3 CH3 Cl2 Cl CH3 CH3 O2 Cl O O
收收: 90%
纯温: 98%
氧氧收收: 气气氧氧: 70% 液气氧氧: 90%
分分
O O Cl O Cl +
O O O
3-氯氯无氯 : 4－氯氯无氯氯氯氯: 45 :55 纯温: >99%
24
(6) 聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄 膜在5×109rad剂量辐照后，强度仍保持86。 (7) 聚酰亚胺具有很好的介电性能，介电常 数为3.4左右，引入氟，或将空气以纳米尺寸 分散在聚酰亚胺中，介电常数可降到2.5左右 。 介 电 损 耗 为 10−3 ， 介 电 强 度 为 100 ～ 300kV/mm，体积电阻为1017Ω⋅cm。 (8) 聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟率低。
NH OH
CH3
+
O CH3 O
C O O
+
_ + CH3COO HNR3
O C C O NH O CCH 3 O
O
H + N O CCH3 O
O N O
-O
∆
NH C C O O O CCH3 O H + N O N O O
-O
O CCH3 O
10
(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。
O O ＋ OCN
O C O C O C N O －CO2
O N O
5
O
(3) 只要二酐(或四酸)和二胺的纯度合格， 只要二酐(或四酸) 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 以很容易地对分子量进行调控。
6
(4) 以二酐(或四酸)和二胺缩聚，只 以二酐(或四酸) 要达到等摩尔比，在真空中热处理， 可以将固态的低分子量预聚物的分子 量大幅度提高，从而给加工和成粉带 来方便。
38
LaRC系列聚酰亚胺树脂 LaRC系列聚酰亚胺树脂
O
O N R O N
O
O N R N
n
O
O
O
O
H2N O
式中R=
H2N CH2 CH2
NH2 NH2
m=0,1,2
LaRCTM-RP46
LaRCTM-160
39
PMR-II与VCAP树脂 PMR-II与VCAP树脂