聚酰亚胺与高性能聚合物.
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李秀萍 2015.10.11
高性能聚合物
梯形聚合物
半梯形聚合物
聚酰亚胺
聚苯并咪唑类
1、概念：能在300 ℃以上长期使用的耐高温聚合物
2、聚合物的分子设计问题 热稳定性取决于主价键能，硅氧、磷氮氟碳聚合物耐热， 但很难在280 ℃以上长期使用，可改选半梯形和梯形聚 合物 芳杂环的共振作用可使键能和热稳定性能增加 强氢健，如酰胺键、酰亚胺键，可同时提高热稳定性和 热转化温度 结构规整对称，分子堆砌紧密，可提高结晶度、熔点和 强度
性 能
e.耐辐射性：经射线照射后，强度下降很小。自性聚合物，发 烟率低
聚酰亚胺是一类环链化合物，根据其结构和制
备方法，可分成主链含有脂肪链的聚酰亚胺和主链中
含有芳环链的聚酰亚胺2 大类。其通式为：
O C N C O R C O O C N R'
n
聚酰亚胺一般是二酐与二胺的缩聚物，合成方法有一步 法(R为脂族)、二步法（R为芳环）
1、聚酰亚胺
a.力学性能：拉伸、弯曲、压缩；强度较高；突出的抗蠕变性； 尺寸稳定性。 b.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 c.电性能：优良的电绝缘性能。偶极损耗小，耐弧晕性突出，介 电强度高，随频率变化小 d.耐化学药品性：耐油、有机溶剂、酸强氧化剂作用下，发生 氧化降解，不耐碱。碱和过热水蒸气作用下，发生水解
一步法：如果R是脂族，最终缩聚物可溶可熔，可以一 步就形成聚酰亚胺（以均苯四甲酸酐与对苯二胺缩聚 为例）
注：1.预缩聚
2.终缩聚
二步法：如果R是芳环，则最终缩聚物不溶不熔，
将从溶液中沉析出来，无法加工成膜，因此要分成
预缩聚合终缩聚两步来完成（以均苯四甲酸酐与对
Βιβλιοθήκη Baidu苯二胺缩聚为例）
2.聚苯并咪唑(PBI)
选用4-4官能度体系（如均苯四甲酸酐和 均苯四胺）进行缩聚，就可能形成全梯形 聚合物。缩聚分两步进行：第一步先在室 温下预缩聚成聚酰胺，保持可溶可熔状态， 浇铸成膜或模型成型；第二步再加热成环 固化。
上述梯形聚合物全由环状结构单元组成，类似 两条主链全交联成一整体，一链断裂，尚有一 链，热稳定性,熔点，玻璃化温度和刚性均很高， 并耐辐射，可在宇航设备中使用。
性能：PBI熔点在400℃以上，薄膜和纤维 300℃仍能保持良好力学性能，超过这一 温度，在空气中也会迅速降解。
缺点：耐光性较差 在可见光区域内，纤维分子对光具有吸
收作用，并可发生光降解
聚苯并咪唑的合成方法
--H₂O n + n --C6H5OH
选用间苯二甲酸二苯酯的目的是防止羧酸在高温 下脱羧
3.梯形聚合物
高性能聚合物
梯形聚合物
半梯形聚合物
聚酰亚胺
聚苯并咪唑类
1、概念：能在300 ℃以上长期使用的耐高温聚合物
2、聚合物的分子设计问题 热稳定性取决于主价键能，硅氧、磷氮氟碳聚合物耐热， 但很难在280 ℃以上长期使用，可改选半梯形和梯形聚 合物 芳杂环的共振作用可使键能和热稳定性能增加 强氢健，如酰胺键、酰亚胺键，可同时提高热稳定性和 热转化温度 结构规整对称，分子堆砌紧密，可提高结晶度、熔点和 强度
性 能
e.耐辐射性：经射线照射后，强度下降很小。自性聚合物，发 烟率低
聚酰亚胺是一类环链化合物，根据其结构和制
备方法，可分成主链含有脂肪链的聚酰亚胺和主链中
含有芳环链的聚酰亚胺2 大类。其通式为：
O C N C O R C O O C N R'
n
聚酰亚胺一般是二酐与二胺的缩聚物，合成方法有一步 法(R为脂族)、二步法（R为芳环）
1、聚酰亚胺
a.力学性能：拉伸、弯曲、压缩；强度较高；突出的抗蠕变性； 尺寸稳定性。 b.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 c.电性能：优良的电绝缘性能。偶极损耗小，耐弧晕性突出，介 电强度高，随频率变化小 d.耐化学药品性：耐油、有机溶剂、酸强氧化剂作用下，发生 氧化降解，不耐碱。碱和过热水蒸气作用下，发生水解
一步法：如果R是脂族，最终缩聚物可溶可熔，可以一 步就形成聚酰亚胺（以均苯四甲酸酐与对苯二胺缩聚 为例）
注：1.预缩聚
2.终缩聚
二步法：如果R是芳环，则最终缩聚物不溶不熔，
将从溶液中沉析出来，无法加工成膜，因此要分成
预缩聚合终缩聚两步来完成（以均苯四甲酸酐与对
Βιβλιοθήκη Baidu苯二胺缩聚为例）
2.聚苯并咪唑(PBI)
选用4-4官能度体系（如均苯四甲酸酐和 均苯四胺）进行缩聚，就可能形成全梯形 聚合物。缩聚分两步进行：第一步先在室 温下预缩聚成聚酰胺，保持可溶可熔状态， 浇铸成膜或模型成型；第二步再加热成环 固化。
上述梯形聚合物全由环状结构单元组成，类似 两条主链全交联成一整体，一链断裂，尚有一 链，热稳定性,熔点，玻璃化温度和刚性均很高， 并耐辐射，可在宇航设备中使用。
性能：PBI熔点在400℃以上，薄膜和纤维 300℃仍能保持良好力学性能，超过这一 温度，在空气中也会迅速降解。
缺点：耐光性较差 在可见光区域内，纤维分子对光具有吸
收作用，并可发生光降解
聚苯并咪唑的合成方法
--H₂O n + n --C6H5OH
选用间苯二甲酸二苯酯的目的是防止羧酸在高温 下脱羧
3.梯形聚合物