聚酰亚胺的改性研究新进展
聚酰亚胺的填充改性研究进展
聚酰亚胺的填充改性研究进展摘要介绍聚酰亚胺材料的主要特点及其应用领域。
针对近期PI树脂的改性,包括无机填料、金属及金属氧化物、纳米材料和杂化填料对PI的改性研究进行了较为系统地概述。
最后针对我国PI生产及研究现状提出了相应的建议。
关键词聚酰亚胺,无机填料,金属及金属氧化物,纳米材料,杂化填充聚酰亚胺(PI)是一类综合性能非常优异的聚合物,由于其具有优异的耐高温、耐低温、高强高模、高抗蠕变、高尺寸稳定、低热膨胀系数、高电绝缘、低介电常数与损耗、耐辐射、耐腐蚀等优点而被广泛应用于微电子工业和航空航天材料中。
聚酰亚胺的不足之处是不溶、不熔、加工成型难、成本高等,故又限制了其使用。
目前,改性聚酰亚胺主要有组成、结构改造、共聚、共混、填充等方法,其中填充改性是一种简单有效的方法,既可保持其优点又可利用复合效应改善和克服纯PI的缺陷从而提高其综合性能。
在PI中加入不同的填料,可以显著提高其机械强度、硬度及耐磨性。
目前常用的填料主要有无机填料、金属及金属氧化物、纳米粒子、杂化填料等,本文对不同填料填充的PI的性能进行了阐述。
1无机填料填充PI无机纳米材料因具有很低的热膨胀系数和较低的吸水性,故非常适合于对PI的改性[1]。
目前,无机填料主要包括玻璃纤维(GF)、碳纤维、石墨、二硫化钼(MoS2)、二氧化硅(SiO2)、陶瓷颗粒等。
宋艳江等[2]对玻璃纤维(GF)填充聚酰亚胺复合材料弯曲性能进行了研究,结果发现:刚性填料玻璃纤维改性热塑性聚酰亚胺能明显地提高材料的玻璃化转变温度(Tg)。
此外,对聚合物分子链热运动有较强阻碍作用,能较大提高复合材料在高温下的弯曲强度和弯曲模量。
在温度为225℃时,复合材料的力学强度保留率在60%以上,并且随填料含量的增加效果更加显著;在相同含量时,长玻璃纤维由于其连续性好能更好地承载应力,较短玻璃纤维增强作用则更为明显。
贾均红等[3]考察了碳纤维、玻璃纤维及石英纤维增强PI复合材料在干摩擦和水环境下的摩擦磨损行为。
聚酰亚胺的改性研究新进展
聚酰亚胺的改性研究新进展聚酰亚胺的改性研究新进展聚酰亚胺(PI)主要有芳香族和脂肪族两大类，脂肪族聚酰亚胺实用性差，实际应用的聚酰亚胺主要是芳香型聚酸亚胺。
这类聚合物有着卓越的机械性能，介电性能，耐热、耐辐射及耐腐蚀等特性。
应用极其广泛。
聚酰亚胺的不足之处是不溶不熔、加工成型难、成本高等。
随着社会和科技的发展，对PI的需求量越来越多，对其性能要求越来越高，对其研究越来越深入，近年来，通过组成、结构改造，共聚、共混等方法改性，大量新型聚酰亚胺高分子材料被合成出来，本文归纳了近十年来国内外在聚酰亚胺改性及应用方面的研究情况。
1 分子结构改造分子结构改造主要有引入柔顺性结构单元、扭曲和非共平面结构、大的侧基或亲溶剂基团、杂环、氟硅等特性原子以及主链共聚等方法1．1引入特殊结构单元的聚酰亚胺在二酐或二胺单体中引入柔性结构单元可提高聚酰亚胺的流动性，提高聚酰亚胺的溶解性、熔融性。
其中主要方法是在单体中引入醚链，有人用二酐醚合成出了PI，该 PI可溶于NMP、DMF、DMAc等强极性溶剂[ ；也有人用含有长的醚链的二胺合成出的PI具有良好的溶解性，可在很多有机溶剂中溶解比]。
而在PI中引入扭曲和非共平面结构能防止聚合物分子链紧密堆砌，从而降低分问作用力，提高溶解性。
通过合成具有扭曲结构的二胺【3]和二酐[ 单体而制得的PI 其溶解性大大的增强，不仅溶于强极性溶剂中甚至可以在一些极性比较弱的溶剂THF中溶解，这是仅仅通过引入柔性基团所办不到的。
同样在大分子链上引入大的侧基或亲溶剂基团，可以在不破坏分子链的刚性的情况下有效降低分子链问的作用力从而提高PI的溶解性。
如Liaw 等人[s]用具有大的侧基的联苯基环己基二胺制备P1，由于这类PI中引入了较大的侧基，从而降低聚合物分子链的堆积密度，溶剂分子容易渗入聚合物内，因此具有良好的溶解性能。
1．2 含氟、硅的聚酰亚胺含氟基团的引入，可以增加聚酰亚胺分子链间的距离，减少分子间的作用力，因而可以溶入许多有机溶剂，同时氟原子有较强的疏水性使聚酰亚胺制品的吸湿率很低，而其有较低的摩尔极化率使得PI的介电常数降低 ]。
新型聚酰亚胺材料的研究与应用
新型聚酰亚胺材料的研究与应用近年来，随着科技的不断发展，新颖的高性能材料也应运而生。
其中，聚酰亚胺材料作为一种重要的高分子材料，因其具有高强度、高耐热性、高抗腐蚀性等优异性能而备受青睐。
本文将介绍聚酰亚胺材料的研究进展和应用前景。
一、聚酰亚胺材料的概述聚酰亚胺是一种由胺和酸螯合缩合而成的高分子材料，其分子结构为交替排列的酰亚胺基团和芳香族胺基团。
由于酰亚胺基的刚性结构和芳香族胺的光学、电学性能，聚酰亚胺材料具有优异的性能，成为重要的高性能材料之一。
二、聚酰亚胺材料的研究进展1. 合成方法的改进目前，聚酰亚胺材料的合成方法主要有两种：亚胺化法和缩合法。
亚胺化法由于需要高温反应和长时间反应，且产物质量不太稳定，近年来已经逐渐被缩合法取代。
缩合法则分为热固性聚酰亚胺和热塑性聚酰亚胺两种。
其中，热固性聚酰亚胺具有更高的热稳定性，适用于制备高强度、高温度的结构材料；而热塑性聚酰亚胺则易于加工，适用于涂层、微电子和薄膜等领域。
2. 性能的优化为了进一步提高聚酰亚胺材料的性能，近年来研究者们进行了大量的尝试和实验。
其中，一些重要的改进包括：调整聚合反应的条件，改变酰亚胺基和芳香族胺基的配比，改变分子结构，掺杂适当的纳米颗粒等。
例如，通过在材料中引入碳纤维，可以有效提高聚酰亚胺的机械性能；而加入氟元素则可以增强其耐腐蚀性。
三、聚酰亚胺材料的应用前景1. 航空航天领域聚酰亚胺材料具有重量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀等优点，因此特别适用于航空航天领域中的部件制造。
例如，聚酰亚胺复合材料制成的机翼和扇叶具有更高的性能和更轻的重量，可大大提高飞机的性能和经济性。
2. 电子领域聚酰亚胺材料具有优异的耐高温、电绝缘性和化学稳定性，因此适用于电子领域中的半导体器件、传感器、电容等。
例如，一些基于聚酰亚胺材料制成的柔性电路板、柔性声波传感器等已经在市场上大量应用。
3. 医用材料聚酰亚胺材料可以制备成为生物相容性良好的材料，并且具有耐高温和强度高的特点。
聚酰亚胺的研究及应用进展
聚酰亚胺的研究及应用进展聚酰亚胺是一种高性能高分子材料，具有优异的力学性能、热稳定性、耐化学性等特点。
因此，它在航空航天、电子信息、光电子、汽车制造、医疗设备等领域有着广泛的应用。
本文将探讨聚酰亚胺的研究进展以及其在各个领域的应用。
首先，聚酰亚胺的研究进展可以从合成方法、结构设计以及性能改性等方面进行讨论。
聚酰亚胺的合成方法主要有一步法和二步法。
一步法是指在聚合反应中同时进行酰亚胺化和聚合反应；而二步法是先合成酰亚胺官能团衍生物，再进行聚合反应。
合成方法的选择直接影响到聚酰亚胺的结构和性能。
目前，研究者们已经开发出了很多新的合成方法，如原子转移自由基聚合法、纳米催化剂法等，以提高合成效率和控制聚合过程。
在结构设计方面，研究者们通过合理调控聚合物单元的结构和相对位置，获得了一系列具有特殊性质的聚酰亚胺材料。
例如，通过引入有机亚胺单元，可以获得具有自愈合能力的聚酰亚胺材料；通过引入磺酸基团，可以获得具有良好阻燃性能的聚酰亚胺材料。
此外，通过构建无序结构和随机共聚物的方法，也可以获得聚酰亚胺材料的高可延展性和韧性。
除了结构设计，性能改性是提高聚酰亚胺材料性能的重要途径之一。
研究者们通过添加填料、添加表面活性剂、引入功能团等方法，对聚酰亚胺材料进行改性。
填料的引入不仅可以增加聚酰亚胺的力学强度和硬度，还可以改善其综合性能。
表面活性剂的引入可以提高聚酰亚胺的分散性和降低表面能，从而改善其加工性。
引入功能团可以赋予聚酰亚胺特定的性质，如气体吸附能力、光学性能等。
在应用方面，聚酰亚胺材料具有广泛的应用领域。
在航空航天领域，它被广泛应用于制作航天器外壳、推进剂导向系统和高温结构件等。
由于聚酰亚胺具有优异的耐高温性能和阻燃性能，所以它在这个领域有着重要的地位。
在电子信息领域，聚酰亚胺材料被用作制作高性能柔性电子器件的基材，如柔性电路板、显示屏等。
聚酰亚胺的高热稳定性和低介电损耗使其在这个领域具有独特的优势。
此外，聚酰亚胺材料还被广泛应用于汽车制造、医疗设备制造以及光电子器件等领域。
聚酰亚胺薄膜表面改性研究进展
聚酰亚胺薄膜表面改性研究进展黄 培,阙正波,蒋 英,王晓东(南京工业大学材料化学工程国家重点实验室,南京210009)摘要 聚酰亚胺薄膜因表面光滑和亲水性差,导致其粘接性能低,有必要对其进行表面改性。
从聚酰亚胺薄膜表面性质出发,详细介绍了酸碱处理、等离子处理、离子束和表面接枝等几种不同的聚酰亚胺薄膜表面改性方法及其研究进展。
通过这些改性方法,聚酰亚胺薄膜表面与其他材料的粘接性能得到显著提高。
关键词 聚酰亚胺薄膜 表面改性 表面处理中图分类号:TQ245.1 文献标识码:AR esearch Development of Surface Modif ication of Polyimide FilmHU AN G Pei ,QU E Zhengbo ,J IAN G Y ing ,WAN G Xiaodong(State Key Laboratory of Materials 2Oriented Chemical Engineering ,Nanjing University of Technology ,Nanjing 210009)Abstract Due to their hydrophobic surfaces and poor adhesion ,it is essential to modify polyimide surfaces.Based on the surface properties of polyimide film ,the development of surface modification methods of polyimide films ,such as acid 2base treatment ,plasma treatment ,ion beam and grafting modification are introduced and reviewed.Ad 2hesion between polyimide film and other materials is enhanced by these modification methods.K ey w ords polyimide film ,surface modification ,surface treatment 黄培:男,1967年生,博士,教授 E 2mail :phuang @0 引言聚酰亚胺(Polyimide ,简称PI )薄膜以其优异的机械性能、耐高温性能、耐辐射性能、低介电常数和高电阻率等优异性能,广泛应用于微电子行业作为介电空间层、金属薄膜的保护覆盖层和基材,尤其用于挠性覆铜板领域[1-3]。
聚酰亚胺薄膜表面改性研究进展
聚酰亚胺薄膜表面改性研究进展黄 培,阙正波,蒋 英,王晓东(南京工业大学材料化学工程国家重点实验室,南京210009)摘要 聚酰亚胺薄膜因表面光滑和亲水性差,导致其粘接性能低,有必要对其进行表面改性。
从聚酰亚胺薄膜表面性质出发,详细介绍了酸碱处理、等离子处理、离子束和表面接枝等几种不同的聚酰亚胺薄膜表面改性方法及其研究进展。
通过这些改性方法,聚酰亚胺薄膜表面与其他材料的粘接性能得到显著提高。
关键词 聚酰亚胺薄膜 表面改性 表面处理中图分类号:TQ245.1 文献标识码:AR esearch Development of Surface Modif ication of Polyimide FilmHU AN G Pei ,QU E Zhengbo ,J IAN G Y ing ,WAN G Xiaodong(State Key Laboratory of Materials 2Oriented Chemical Engineering ,Nanjing University of Technology ,Nanjing 210009)Abstract Due to their hydrophobic surfaces and poor adhesion ,it is essential to modify polyimide surfaces.Based on the surface properties of polyimide film ,the development of surface modification methods of polyimide films ,such as acid 2base treatment ,plasma treatment ,ion beam and grafting modification are introduced and reviewed.Ad 2hesion between polyimide film and other materials is enhanced by these modification methods.K ey w ords polyimide film ,surface modification ,surface treatment 黄培:男,1967年生,博士,教授 E 2mail :phuang @0 引言聚酰亚胺(Polyimide ,简称PI )薄膜以其优异的机械性能、耐高温性能、耐辐射性能、低介电常数和高电阻率等优异性能,广泛应用于微电子行业作为介电空间层、金属薄膜的保护覆盖层和基材,尤其用于挠性覆铜板领域[1-3]。
聚酰亚胺耐热性改性与研究进展
聚酰亚胺耐热性改性与研究进展摘要：聚酰亚胺是一种在主链中含有亚胺环的芳杂环聚合物，具有优良的耐高温、介电、力学性能，可以制成各种形式的产品，近年来在许多高性能领域得到了迅速的发展和应用。
本文对聚酰亚胺进行了综述，着重介绍了其耐热性改性方法与研究进展。
关键词:聚酰亚胺研究进展耐高温改性方法前言：聚酰亚胺(简称PI)是一类主链上含有酰亚胺环的半梯形结构高分子材料。
在高温老化时，环的一部分断裂后开环从而避免主链断裂，能在短时间耐500℃高温，并可在300℃以下长期使用。
由于其具有突出的耐热性和优良的综合性能，已被广泛应用于航空、航天、电气、微电子以及汽车等高新技术领域。
但是，聚酰亚胺也有自身局限性，通过改性可明显提高其耐热性能，进而扩大其应用范围用。
因此，对PI的合成及改性一直是人们研究的热点，本文主要介绍了近年来PI的合成、改性与应用的最新进展情况。
1.聚酰亚胺的发展及国内外研究现状20世纪50年代，美国和前苏联率先研发了聚酰亚胺这一耐热高分子材料。
Dupont公司在60年代首先将聚酰亚胺薄膜(Kapton)商品化，从此对于聚酰亚材料的研究蓬勃开展起来．使之成为高分子材料设计合成中最为成功的一个典型．也是当今耐高温聚合物材料领域中最有实际意义的一类材料。
经过半个世纪的研发，目前商业化品种已有10多种，主要品种有聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)和双马来酰亚胺(BMI)等。
目前对PEI的开发趋势是引入对苯二胺结构，或与其他工程塑料组合，以提高耐热性。
例如，与聚碳酸酯、聚酰胺等工程塑料组合后可提高机械强度；PAI是高强度的聚酰亚胺品种，目前发展趋势是增强改性，以及同其他塑料合金化；聚酰亚胺添加玻璃纤维或硼纤维后即成为超强级工程塑料，可用于制备喷射发动机结构部件；含硅聚酰亚胺具有良好的溶解性、透气性、抗冲击性、耐候性和粘合性。
BMI是以马来酰亚胺为活性基的双官能团化合物，具有与典型热固性树脂相似的流动性和可模塑性，与环氧树脂的加工与成型基本相同，是目前国内研发的热点。
聚酰亚胺增韧改性研究进展
发展［３４］，因此研究人员对 ＰＩ的研究从未间断。 为改善 ＰＩ的韧性、提高加工性能，研究人员从不
同方面对 ＰＩ进行改进研究。如：超支化［５６］、引入柔性 基团［７］，如醚键、羰基等、引入大侧基［８９］，如芴基、引入 非共面 结 构［１０］、封 端［１１１２］等。 还 可 通 过 设 计 新 型 的 二酐［１３］或二胺［１４］增强 ＰＩ的韧性，提高断裂伸长率和 加工性能。经增韧改性的 ＰＩ，其分子链柔顺性提高，制 品断裂伸长率增大，应用领域扩展。
超支化可提高分支度，降低分子链纠缠；柔性基团 可提高分子链的柔顺性，增大分子链的活动能力；新型 二胺、二酐通过不同种类的组合可合成新性能 ＰＩ；结构 改性，可减弱 分 子 链 的 规 整 度，减 少 分 子 链 间 的 共 轭，
·１０·
聚酰亚胺增韧改性研究进展
也可以提高聚合物的韧性。 本文综述了近些年来超支化、柔性基团、新型 二
第３２卷 第９期 ２０１８年９月
中 国 塑 料
犆犎犐犖犃犘犔犃犛犜犐犆犛
Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．，２０１８
聚酰亚胺增韧改性研究进展
王凯歌，曹新鑫 ，吴梦林，菅珂婕，何小芳
（河南理工大学材料科学与工程学院，河南 焦作 ４５４０００）
摘 要：综述了国内外近几年对聚酰亚胺（ＰＩ）增韧的研究进展，对超支化增韧、柔性基团增韧、二胺二酐增韧及结构改 性进行了概述。超支化分子具有高度支化的三维立体结构和更多的端基，可降低分子链的纠缠；柔性基团可提高分子 链的柔顺性，两者均可提高材料的韧性；设计合成新型二胺二酐可用于改善 ＰＩ的韧性；破坏原来分子链的结构，可降低 分子链与苯环间的共轭，提高 ＰＩ的韧性；对今后的研究方向和趋势进行了展望：分别将超支化与柔性基团和二胺二酐 结合，协同增韧 ＰＩ。 关 键 词：聚酰亚胺；增韧；超支化；柔性基团；改性 中图分类号：ＴＱ３２３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１９２７８（２０１８）０９０００９０８ 犇犗犐：１０．１９４９１／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１９２７８．２０１８．０９．００２
低介电常数改性聚酰亚胺材料的研究进展
05018功 燧 讨 科 2021年第5期(52)卷文章编号：1001-9731 (2021 )05-05018-07低介电常数改性聚酰亚胺材料的研究进展*黄兴文朋小康刘荣涛廖松义12，刘屹东12，闵永刚12（1.广东工业大学材料与能源学院，广州510006； 2.东莞华南设计创新院，广东东莞523808）摘 要： 聚酰亚胺（PI ）广泛应用于电子集成电路的绝缘材料领域。
随着电子通信行业的不断更新换代，信号传输频率逐渐往高频发展（例如5G 通讯），为了满足信号传输速度快、介电损耗低的要求，需要不断地降低印刷线路板（PCB ）绝缘材料的介电常数。
常规聚酰亚胺介电常数偏高，不适合直接用于PCB 的绝缘材料，为满足未来5G 高频通信要求，必须对其进行改性，因此本文综述了低介电常数聚酰亚胺改性的研究进展，并对其进行了展望。
关键词：改性聚酰亚胺；高频通信；低介电常数；低介电损耗；5G 通讯中图分类号：TM215.3 文献标识码:A DOI ：10.3969/j.issn.1001-9731.2021.05.0040引言聚酰亚胺是指一类含有酰亚胺环的聚合物⑴,由 二酐和二胺经过逐步聚合反应、亚胺化而成，其分子通 式如图1所示。
美国杜邦公司首次商业化聚酰亚胺,商品名为Kpton,到现在聚酰亚胺已经衍生了很多的产品，如联苯型聚酰亚胺⑵和硫醚型聚酰亚胺［］等等。
聚酰亚胺由于具有耐高温、耐电晕、耐辐射性、高强度、高绝缘、低吸湿率、低介电常数和低介电损耗等优异的 综合性能,作为特种高分子材料被广泛应用于印刷线路板的绝缘领域。
图1聚酰亚胺分子通式Fig 1 General polyimide molecular formula对于高频天线用的印刷线路板，其信号传输速度 与材料的介电常数成反比关系，可用以下公式来描述⑷：“ C 0其中V 为传输速率，C 。
为真空光速为材料介电常 数，从式可以看出相对介电常数越小，信号传输速度越快；而另一方面介电损耗则与介电常数成正比关系［5］,介电常数越大，损耗也越大。
聚酰亚胺的改性研究
聚酰亚胺的改性研究聚酰亚胺（Polyamides）是一类具有优异机械性能和耐热性能的高分子材料，由聚酰亚胺类共聚物制成，是高强度、高热稳定性的优质材料。
由于其独特的物理特性，聚酰亚胺已经广泛应用于航空航天、汽车以及建筑工程等领域。
然而，聚酰亚胺在实际应用中往往无法满足用户的要求，因此，改性聚酰亚胺的研究已经成为当前材料科学界的热点研究课题。
聚酰亚胺的改性可以给高分子材料增加新的性能，改善原有性能，从而满足工程需求。
主要的改性方法有物理改性、化学改性和物理化学改性等。
其中，物理改性的方法主要是采用热处理或辐射处理，可以改变材料的形状和微观结构，增加材料的力学强度和抗热性，材料的纤维强度也可以相应地提高。
除了物理改性外，可以通过化学改性来改善聚酰亚胺的性能，如添加热塑性弹性体（TPS）、氟化物、碱金属氧化物等，以提高材料的抗冲击性和耐腐蚀性。
此外，还可以通过物理化学改性技术，如改性聚酰亚胺的热塑性，提高材料的抗热性、耐摩擦及耐冲击性能。
在聚酰亚胺的改性研究中，热交换改性是最常用的一种技术，此项技术可以改变材料的结晶度、微观结构、熔融强度等性能指标，有效改善材料的性能。
同时，还可以用低温改性技术改变聚酰亚胺的熔融指数，从而改变材料的热加工工艺过程，提升材料的加工性能。
此外，还可以通过改性技术改变材料的表面特性，如改变表面硬度、光滑度等，可以有效改善材料的抗冲击性、耐腐蚀性及抗脏等性能。
另外，改性聚酰亚胺也可以用于制备多种复合材料，以满足特定的性能要求。
比如，可以将聚酰亚胺与金属、矿物纤维和石墨等添加剂复合，可以制成轻质、高强度及耐腐蚀性的复合材料。
此外，也可以用改性聚酰亚胺来制备复合功能纤维，如用改性聚酰亚胺和有机硅复合来制备具有防水、防火以及防静电等功能的复合纤维。
综上所述，聚酰亚胺的改性是满足工程研究要求的有效方法，为聚酰亚胺的应用提供了新的性能，从而提高了材料的性能，增加了材料的应用范围。
未来，聚酰亚胺改性技术将越来越受到重视，在工程研究领域的应用会更加广泛。
可溶透明聚酰亚胺的改性研究进展_颜善银
可溶透明聚酰亚胺的改性研究进展颜善银1,陈文求1,杨小进1,陈川1,徐祖顺1,2,易昌凤1,2(1.湖北大学材料科学与工程学院,武汉430062;2.功能材料绿色制备与应用省部共建教育部重点实验室,武汉430062)摘要:综述了合成可溶透明聚酰亚胺的改性方法,包括在聚合物主链中引入柔性结构单元,引入不对称性结构,引入大体积的侧基或三氟甲基取代基,引入扭曲的非共平面结构及其它方法如通过共聚合反应等手段来改善聚酰亚胺的溶解性、透明性、热稳定性及其它性能。
关键词:聚酰亚胺;可溶;透明;改性中图分类号:T M 215.1;TQ 316.6;TQ 323.7文献标志码:A文章编号:1009-9239(2009)05-0028-06Research Pro g ress in Modification of Solubleand Trans p arent Pol y imideYAN Shan _yin 1,CHEN Wen _qiu 1,YANG Xiao _jin 1,CHEN Chuan 1,XU Zu _shun1,2,YI Chang _feng1,2(1.Faculty of Materials Science and Engi neeri ng ,Hubei University ,Wuhan 430062,Chi na ;2.Minist r y _o f _Educ ation Ke y Labrotor y f or the Green Pre p arat ion and A pp licat iono f Funt ional Mater ials ,Wuhan 430062,China )Abstract :Aromatic p o l y imides ar e g enerall y insoluble in or g anic solvents ,and exhibit low o p ticaltrans p arenc y .These facts ma y limit their p ractical a pp licatio ns in some fields .Ther efore ,much effort has been concentrated on synthesizing soluble and transparent polyimides .Some co mmonly used modification methods for so lub le and transparent polyimide wer e reviewed in this paper ,in -cluding the intro ductio n of flexib le structure units ,introduction of asymmetry structures ,intro -duction of bulk y p endent substituents or trifluorometh y l substituents ,intr o ductio n of twisted non -co p lanar structures and other methods such as co p o l y merization to im p rove the solubilit y of p ol y -imide as well as the trans p arenc y ,thermal stabilit y and other p ro p erties .Ke y words :polyimide ;soluble ;transparent ;modification收稿日期:2009-05-21基金项目:“十一五”国家科技支撑计划重点项目(2008BAC 32B03)子课题作者简介:颜善银(1985-),男,湖北武汉人,硕士生,研究方向为无色透明聚酰亚胺膜的合成及应用,(电子信箱)0406170006@hubu .edu .cn ;易昌凤(1964-),女,湖北武汉人,教授,主要从事乳液聚合、功能高分子和超支化聚合物等的研究,(电子信箱)chan g fen gy i @hubu .edu .cn 。
聚酰亚胺的改性研究
聚酰亚胺的改性研究聚酰亚胺是一种半刚性分子，具有独特的机械、热学、电学和化学性能。
聚酰亚胺主要应用于航空、汽车、电子电器、建筑、纺织、医疗器械、体育用品等领域，并逐步渗透到人们生活的方方面面。
本文对聚酰亚胺进行改性研究。
聚酰亚胺作为结构新颖的高性能材料，是具有广阔发展前景的功能性高分子。
虽然聚酰亚胺有着很多优点，但其耐热性较差、成型加工性较差，以及制备工艺的特殊性使得其市场应用受到了限制。
为提高聚酰亚胺的综合性能，开发出功能化聚酰亚胺新材料，将是未来聚酰亚胺研究的重要课题。
目前国内外已报道的聚酰亚胺改性研究大多数针对材料的力学性能改性。
2．3非等温结晶聚合的聚合物溶液3．2光致老化聚合的聚酰亚胺(PFA)，这种聚酰亚胺可望有较好的稳定性，且透明性好，是用于透明薄膜的原料，而目前由于技术的不成熟，无法获得满意的透明度，其在医疗器械上的用途受到极大限制。
可见，采用改性的方法克服聚酰亚胺的不足十分必要。
3．3光致老化的PFA聚合物在水中经120 ℃处理3天后，可以观察到聚合物的玻璃化转变温度从68 ℃降至51 ℃，而且其收缩率随时间减少，老化损失减少，这说明光致老化的PFA材料经过处理后，即使长期放置也不会有明显的降解现象，可以有效地延长其保存期，在医疗器械方面的用途较有前景。
但是，由于光致老化的PFA(室温→100 ℃)聚合物没有聚酰亚胺的高韧性，难以做成柔软易弯曲的弹性件，且生产周期长、加工成本高。
另外，还存在成本较高、实用性差的问题。
目前，已有了用UV(320～400nm)照射聚合物溶液进行改性的研究，但是在这方面尚缺乏完善的理论指导，尚需深入研究。
4聚酰亚胺材料的制备4．1简介聚酰亚胺是一种半刚性分子，具有独特的机械、热学、电学和化学性能。
聚酰亚胺主要应用于航空、汽车、电子电器、建筑、纺织、医疗器械、体育用品等领域，并逐步渗透到人们生活的方方面面。
本文对聚酰亚胺进行改性研究。
4．2聚酰亚胺改性研究现状在以往的研究中，聚酰亚胺的改性主要侧重于单体改性，通过共聚或嵌段共聚反应合成聚酰亚胺及其衍生物。
聚酰胺酰亚胺的研发新进展
１ 前言
众所周 知 ，聚 酰亚胺 （ Ｉ Ｐ ）是一 种综合性 能优 异 的高耐热性 树脂 。因此 ，广 泛应 用 于 航 空航 天 ，
２ 聚酰 胺 酰 亚胺 的结 构性 能 与 合成 方法［ ］
通 常 ，在 聚酰 亚 胺 的 分 子 主链 中引 入 其 它化
学基 团可得 到 多 种 改性 聚 酰亚 胺 。 由于 在 聚 酰胺 酰亚胺 的 主链 结 构 中同 时 含 有 酰胺 键 和 亚 胺 环 ，
产 品 的瓶 颈 问题 。
关 键 词 ：聚 酰 亚胺 ；聚 酰 胺 酸 ；聚 酰 胺 ；聚 酰胺 酰 亚 胺 ；耐 热 性 涂 料 中 图分 类 号 ：Ｔ １ Ｑ３ 文 献 标 识码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ — ６４一 （０ １ ３ ０ ２ ０ ０９ ５２ ２ １ ）０ —０４ — ６
这 就使其兼 有聚酰胺 和聚酰亚胺 的优点 。
信息记 录 与 影像 技 术 ，特种 工 程 塑 料 及 绿 色 能 源
等诸多 领域 。然而 ，为适 应 科学 技 术 的 高速 发展 ，
在实 际应 用 中 ，某些性 能 尚待 开发 。
例 如 ，在 粘 接 性 、耐 磨 性 、易 加 工 成 型性 等
在聚 酰 胺 酰 亚 胺 的 主链 中含 有 酰 胺 基一 ＮＨ—
方 面有待 提 高 以扩 大 应 用 范 围 。为 此 ，人 们 竞 相 研 发 各 种 改 性 聚 酰 亚 胺 树 脂 。 聚 酰 胺 酰 亚 胺
（ ＡＩ Ｐ ）就是 一 种 重要 的改 性 聚 酰亚 胺 树脂 。它 具
Ｃ － Ｏ ，虽然 耐热性较 聚酰亚胺 有 所降低 ，但 其能 使 分 子链的 刚性 降低 ，可溶 性 改 善 ，使 之 易 于 加 工 成 型 。尤其是 可 提 高 其 制 品 的粘 接 性 、耐 磨 性 和
聚酰亚胺的改性研究新进展
烷偶联剂对 聚酰亚胺进行封端， 由于硅烷封端 聚
酰 亚胺 末端 有 可水 解 基 团 ， 解形 成 的羟 基 在适 水
当条件下可脱水 ， 使材料形成交联结构 。 根据此原
理 ， ａ Ｍｅ — ｉ Ｊ 对氨 基苯 基三 甲氧基硅 Ｔｓｉ ｉ Ｈｕ 等 用
刘 勇 王 世敏 许祖 勋 董 兵 海
（ 湖北大学化学与材料科学学院 武汉 ４０６） ３ ０ ２
伍 甲林
（ 湖南省衡 阳祁东二 中 衡 阳 ４１１） ２２ ０
摘 要 综述 了近 几年 聚酰亚胺 的改性方法 的研究状况 。 关键词 聚酰亚胺 ； 改性 ； 制备 ； 进展
结构改造 ， 共聚、 共混等方法改性， 大量新型聚酰 亚胺高分子材料被合成 出来 ， 本文归纳 了近十年
来 国 内 外 在 聚 酰 亚 胺 改 性 及 应 用 方 面 的研 究 情
况。
胺 制备 Ｐ ， １ 由于这类 Ｐ 中引入了较大的侧基， Ｉ 从 而降低聚合物分子链的堆积密度， 溶剂分子容易
面得 到 了或正 在得 到广 泛的应 用 。
然 而 当聚 合 物 主 链 中 引入 有 机 硅 结 构 单 元 时， 由于 ｓ 的 键 能较 高 ， 键 的旋 转 自 由性 较 ｉ Ｏ 而 大 ， 以很好地 提 高聚酰 亚胺 的溶解性 和柔 韧 性 。 可
的二胺 合 成 出的 Ｐ 具 有 良好 的溶解 性 ， Ｉ 可在 很多
有机 溶剂 中溶 解 比 。 ］
而在Ｐ Ｉ中引 入扭 曲和 非 共平 面 结构 能 防 止 聚合物 分子链 紧密 堆砌 ， 从而 降低分 问作用 力 ， 提
同时具有低膨胀性， 且仍保持其较高的热稳定性 。
聚酰亚胺纤维及其纺丝工艺研究进展
聚酰亚胺纤维及其纺丝工艺研究进展一、本文概述聚酰亚胺纤维，作为一种高性能的聚合物纤维，自问世以来，凭借其出色的热稳定性、优良的化学抗性以及高强度的机械性能，在航空航天、电子信息、生物医疗等领域得到了广泛的应用。
然而，聚酰亚胺纤维的纺丝工艺复杂，技术门槛高，使得其生产成本较高，限制了其在更广泛领域的应用。
因此，深入研究聚酰亚胺纤维的纺丝工艺，提高生产效率，降低生产成本，对于推动聚酰亚胺纤维的产业化发展具有重要意义。
本文首先介绍了聚酰亚胺纤维的基本性质和应用领域，然后重点综述了近年来聚酰亚胺纤维纺丝工艺的研究进展，包括纺丝原料的选择、纺丝设备的改进、纺丝工艺的优化等方面。
在此基础上，本文还探讨了聚酰亚胺纤维纺丝工艺面临的挑战和未来的发展趋势，以期为推动聚酰亚胺纤维的产业化发展提供理论支持和实践指导。
二、聚酰亚胺纤维的合成与性能聚酰亚胺纤维作为一种高性能的聚合物材料，其合成过程相对复杂，但性能卓越，使得其在众多领域具有广泛的应用前景。
合成聚酰亚胺纤维的关键步骤主要包括聚合反应和纺丝过程。
在聚合反应中，一般选择适当的二酐和二胺单体，通过溶液缩聚或熔融缩聚的方式，生成聚酰亚胺预聚体。
此过程中，需要严格控制反应条件，如温度、压力、时间等，以确保聚合反应的顺利进行。
纺丝过程则是将聚酰亚胺预聚体转化为纤维的关键步骤。
常见的纺丝方法包括干法纺丝和湿法纺丝。
在纺丝过程中，预聚体被加热至熔融状态或通过溶剂溶解，然后通过喷丝孔挤出，形成纤维。
纺丝过程中，纤维的形态、结构和性能受到纺丝温度、纺丝速度、牵伸比等多种因素的影响。
聚酰亚胺纤维以其优异的性能在众多领域受到广泛关注。
聚酰亚胺纤维具有出色的热稳定性，能够在高温甚至极高温度下保持其结构和性能的稳定，因此广泛应用于航空航天、汽车制造等高温领域。
聚酰亚胺纤维还具有优异的机械性能，如高强度、高模量等，使其在复合材料、体育器材等领域具有广泛的应用。
聚酰亚胺纤维还具有良好的化学稳定性、耐辐射性、低介电常数和低介电损耗等特性，使其在电子信息、生物医疗等领域也具有潜在的应用价值。
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聚酰亚胺的改性研究新进展
聚酰亚胺的改性研究新进展
聚酰亚胺(PI)主要有芳香族和脂肪族两大类，脂肪族聚酰亚胺实用性差，实际应用的聚酰亚胺主要是芳香型聚酸亚胺。
这类聚合物有着卓越的机械性能，介电性能，耐热、耐辐射及耐腐蚀等特性。
应用极其广泛。
聚酰亚胺的不足之处是不溶不熔、加工成型难、成本高等。
随着社会和科技的发展，对PI的需求量越来越多，对其性能要求越来越高，对其研究越来越深入，近年来，通过组成、结构改造，共聚、共混等方法改性，大量新型聚酰亚胺高分子材料被合成出来，本文归纳了近十年来国内外在聚酰亚胺改性及应用方面的研究情况。
1 分子结构改造
分子结构改造主要有引入柔顺性结构单元、扭曲和非共平面结构、大的侧基或亲溶剂基团、杂环、氟硅等特性原子以及主链共聚等方法
1．1
引入特殊结构单元的聚酰亚胺
在二酐或二胺单体中引入柔性结构单元可提高聚酰亚胺的流动性，提高聚酰亚胺的溶解性、熔融性。
其中主要方法是在单体中引入醚链，有人用二酐醚合成出了PI，该 PI可溶于NMP、DMF、DMAc等强极性溶剂[ ；也有人用含有长的醚链的二胺合成出的PI具有良好的溶解性，可在很多有机溶剂中溶解比]。
而在PI中引入扭曲和非共平面结构能防止聚合物分子链紧密堆砌，从而降低分问作用力，提高溶解性。
通过合成具有扭曲结构的二胺【3]和二酐[ 单体而制得的PI 其溶解性大大的增强，不仅溶于强极性溶剂中甚至可以在一些极性比较弱的溶剂THF中溶解，这是仅仅通过引入柔性基团所办不到的。
同样在大分子链上引入大的侧基或亲溶剂基团，可以在不破坏分子链的刚性的情况下有效降低分子链问的作用力从而提高PI的溶解性。
如Liaw 等人[s]用具有大的侧基的联苯基环己基二胺制备P1，由于这类PI中引入了较大的侧基，从而降低聚合物分子链的堆积密度，溶剂分子容易渗入聚合物内，因此具有良好的溶解性能。
1．2 含氟、硅的聚酰亚胺
含氟基团的引入，可以增加聚酰亚胺分子链间的距离，减少分子间的作用力，因而可以溶入许多有机溶剂，同时氟原子有较强的疏水性使聚酰亚胺制品的吸湿率很低，而其有较低的摩尔极化率使得PI的介电常数降低 ]。
氟原子具有很大的电负性，可破坏聚酰亚胺分子结构中具有发色功能结构基团的电子云的共轭性，因而透
光性好。
由于有这些优异的特性使含氟的材料在微电子、光波通讯、航空航天以及气体分离等领域的各个方面得到了或正在得到广泛的应用。
然而当聚合物主链中引入有机硅结构单元时，由于si O的键能较高，而键的旋转自由性较，可以很好地提高聚酰亚胺的溶解性和柔韧性。
同时具有低膨胀性，且仍保持其较高的热稳定性。
通常含硅改性聚酰亚胺的方法有共聚与共混，共聚可以用有机硅烷末端修饰法、接枝共聚法及单体合成法三种不同的方法。
有机硅烷末端修饰法是将含氨基官能团的硅烷偶联剂对聚酰亚胺进行封端，由于硅烷封端聚酰亚胺末端有可水解基团，水解形成的羟基在适当条件下可脱水，使材料形成交联结构。
根据此原理，Tsai Mei—Hui等 J用对氨基苯基三甲氧基硅烷(APTS)、二苯醚二胺 (0DA)与二苯醚二酐(ODPA)共聚制得末端含硅基的聚酰胺酸(PAA)，然后脱水环化形成聚酰亚胺／似聚倍半硅氧烷膜(PI／PSSQ —Like)。
研究发现，降低聚酰亚胺嵌段链长使交联网络的刚性增加，从而可增加其储能模量、弯曲模量及玻璃化转变温度(T )，降低伸长率和a松弛阻尼峰的强度。
但由于引入了更多的自由体积，使聚亚酰胺链段间的作用力下降，同时也使膜的介电性和憎水性提高。
而接枝共聚型聚酰亚胺是用一末端为二胺基的硅氧烷低聚物与芳香二酐和二胺共聚，得到以聚酰亚胺为主链、聚硅氧烷为支链的梳型接枝共聚物。
通过共聚反应在一种二胺与二酐中引入第二种二酐或二胺可以破坏聚酰亚胺的分子结构对称性和重复规整度，从而可降低聚酰亚胺的刚性、链问作用力和结晶度。
Inove Heoshi使用两种二酐和二胺通过共聚反应得到共聚 PI，通过调整单体比例，能得到所需机械性能和热性能的PI ]。
1．3 含杂环的聚酰亚胺
分子主链中含有芳杂环结构的聚合物已经越来越引起人们的重视。
因为在聚酰亚胺主链中引入杂环结构单元不仅可以在保持聚合物的加工性能的前提下显著提高聚合物的机械性能、粘接性能和耐热性能等，而且可以在电及磁等性能方面所提高。
因此，近年来向聚合物主链引入各种杂环结构单元成为高性能高分子材料研究热点之一、其中引入氮杂环的工作较多，其次还有磷、氧、硫、硅等。
关于含氮杂环结构单元聚芳醚工作PM．Hergenrother作了详尽的综述。
2 聚酰亚胺复合改性
聚酰亚胺的复合材料总的说来主要有与有机聚合物聚合的复合材料和与无机纳米粒子复合的纳米材料两种。
2．1 聚酰亚胺／有机聚合物复合改性
相对于研制新的聚合物而言，聚合物共混物和合金的开发是比较经济的，但PI的难加工特点使PI共混物或合金的研究相对较少。
与金属做成合金一样，不同的高
聚物共混以后，也可以使材料得到单一的高聚物所不具备的性能将PI与环氧树脂复合可以综合两者的优点，利用环氧树脂具有良好的粘附性可克服PI胶粘附性差的问题从而制备出性能优良的复合材料，具体方法有将环氧树脂引入聚酰亚胺中和将亚胺环引入到环氧树脂的骨架中L11]两种。
将缩合型线性PI与加成交联PI 复合所得的复合材料既具有良好的成型加工性又具有较高的热稳定性和韧性L1 。
另外 PEI由于成型加工性较好，与聚碳酸酯、聚芳酯、聚苯硫醚复合后，可使热变形温度、冲击性能、表观性能得到改进；将聚氨酯和聚酰亚胺复合，可增加PI薄膜的弹性。
2．2 聚酰亚胺的纳米改性
由于纳米粒子所具有的小尺寸及大的比表面积，使得它在某些方面具有特殊的性质。
通过无机纳米粒子的加入可以使得PI的性质达到更高的水平。
聚酰亚胺的纳米改性方法主要有溶胶一凝胶法、原位聚合法及插层法。
溶胶一凝胶法很早就被用于制备无机纳米粒子，是一种制备有机一无机杂化材料比较成熟的方法，它自身具有很多优点，如反应可以在低温条件下进行，纳米粒子可以更好的均匀的分散，操作简单等。
用该方法制得的PI薄膜尺度大小稳定性、热稳定性提高、热膨胀系数减小。
原位聚合法是将纳米粒子分散到聚酰酸胺中然后在原位使其亚胺化从而制得杂化薄膜，已经有人通过这种方法制得了不同粒子参杂的薄膜，这样制得的杂化薄膜纳米粒子分散均匀性能优良
插层法是将单体或聚合物插进蒙脱土层状硅酸盐片层之间，进而破坏硅酸盐的片层结构，剥离层厚为 lnm，长、宽各为lOOnm的基本单元，并使其均匀分散在聚合物基体中，实现高分子与层状硅酸盐片层在纳米尺度上的复合。
近来研究的硅酸盐／聚酰亚胺复合物在机械性、热稳定性和气体隔离等方面表现了出色的性能。
综上所叙，在聚酰亚胺的制备改性方面已经取得了一定的成果，但随着科技和社会的发展，必将需求性质更为优异、可大量生产的聚酰亚胺。
今后应进～步研究新的改性方法，制备出易加工且耐温性更好的聚酰亚胺材料；制备出高性能的新型功能聚酰亚胺纳米材料；合成有新功能的单体，从而制备出有着耐高温、力学性能好、绝缘性能优异、对环境敏感的新型聚酰亚胺材料，以满足航空航天、微电子、电气、化工、能源技术等高新技术发展的要求。