聚酰亚胺和氟聚酰亚胺

聚酰亚胺和氟聚酰亚胺

第一部分：聚酰亚胺

聚酰亚胺原料

聚酰亚胺主要由二元酐（酐是酸或碱脱水后生成的氧化物或羧酸的分子间和分子内缩水产生的有机化合物）和二元胺（胺是氨分子中的一个或多个氢原子被烃基取代后的产物）合成制得，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。

聚酰亚胺制备工艺

方法一：

二酐和二胺在极性溶剂（溶剂分子为极性分子的溶剂，由于其分子内正负电荷重心不重合而导致分子产生极性）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；

方法二：

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；方法三：

二胺和二酐在高沸点溶剂，如酚类溶剂中加热缩聚，一步获得聚酰亚胺；

方法四：

由四元酸的二元酯和二元胺反应获得聚酰亚胺；

方法五：

由聚酰胺酸先转变为聚异酰亚胺，然后再转化为聚酰亚胺。

两步法和一步法

（第一排是原料：二酐和二胺，第二排是两步法，第三排是一步法，PAA是聚丙烯酸溶剂，PI是聚酰亚胺，Ar、Ar’是二酐、二胺的功能单元，决定聚酰亚胺的性质特征）

聚酰亚胺薄膜的生产工艺（方法一，两步法）

（1）聚酰胺酸的合成；

严格控制二酐、二胺两种单体的等摩尔比，否则不能制得合格的高分子量的聚酰胺酸树脂；加料顺序上，先将二酐溶于溶剂中，再加入二胺，让反应在二酐过量的情况下进行，二酐的过量会导致生成物的降解，否则不能制得合格产品；

溶解在常温下进行，缩聚在常压、40-60摄氏度下保持2-4小时。聚酰胺酸溶液是聚酰亚胺薄膜的中间产物，控制的技术指标是粘度。

（2）亚胺化及成膜

成膜是在烘箱中，温度控制在150-200摄氏度，温度分布均匀稳定，总加热时间约20分钟，烘箱排气口将挥发的溶剂排出；为保证亚胺化反应的彻底完成，温度可提高到300-350摄氏度。

聚酰亚胺薄膜的生产设备

（1）树脂合成釜；不锈钢制，带搅拌和测温，容量随产量而定；

（2）流延机；用于流延法制膜，由两部分构成，一是环形不锈钢钢带及动力和传动系统，二是烘箱，包括箱体、电加热装置和排风系统；

（3）浸胶机；用于浸胶法制膜，采用立式烘道。

第二部分：氟聚酰亚胺

氟聚酰亚胺原料

聚酰亚胺由二元酐和二元胺合成制得，氟聚酰亚胺是由含氟二元酐、含氟二元胺合成制得（二酐、二胺至少一种原料含氟）。

含氟二胺单体合成

（1）商品化含氟二硝基化合物的还原；

（2）含氟二酚与卤代硝基苯，或含氟卤代硝基苯与二酚，通过威廉姆森反应制备二硝基化合物，然后再还原制备含氟二胺；

（3）含氟酮化合物与硝基苯、苯胺或其衍生物反应；

（4）含氟苯的偶联反应；

（5）含氟胺或醇与二硝基卤代苯或二硝基酰卤的反应；

（6）含氟硝基苯的硝基取代反应；

含氟二酐单体合成

（1）由4-硝基邻苯二甲腈与含氟二酚制备含氟二酐；

（2）邻二甲苯或其衍生物与含氟酮反应制备含氟二酐；

（3）含氟四甲基苯衍生物氧化制备含氟二酐。

氟聚酰亚胺的制备工艺

可根据需要采用聚酰亚胺制备工艺中的任何一种。

氟的引入提高了聚酰亚胺的溶解性能，采用“高温溶液一步法（方法三）”是制备氟聚酰亚胺的最为有效的一种方法。

对于高氟含量的聚酰亚胺的制备，由于单体相对较低的反应活性，上述常规方法难以制得，可供参考的合成路线为：第一步，进行标准的溶液缩聚；第二步，进行“固态链增长反应”（循环反应，已经固化的材料再次溶解、干燥与固化，进行三次循环）。

（第一排是原料，二酐和含氟二胺，第二排是缩聚反应，第三排是循环反应）