聚酰亞胺是什么?
聚酰亞胺可以分成哪幾類呢?
Polyimide
熱塑型聚酰亞胺材料
熱塑型聚酰亞胺材料具有較好的耐熱性和抗熱氧化性能,在較大的溫度范圍內(nèi)保持良好的介質(zhì)、絕緣和耐輻射的性質(zhì)。
但其中間產(chǎn)物聚酰胺酸在室溫下穩(wěn)定性比較差,容易發(fā)生降解,且易與活潑金屬發(fā)生反應(yīng)使其腐蝕。
熱固型聚酰亞胺材料
該型樹脂具有較好的加工性能和力學(xué)性能,在高溫下穩(wěn)定性好,在200℃~300℃下工作數(shù)千小時(shí)。與玻璃纖維等材料復(fù)合后,其介電性能、耐高溫性能和力學(xué)性更優(yōu)異,已應(yīng)用于電工電子領(lǐng)域。
如何合成聚酰亞胺?
熔融縮聚法
Edwards和Robinson首先用二胺與四羧酸二酯通過熔融縮聚法制備了聚酰亞胺(PI)。其合成反應(yīng)式如上圖所示。該反應(yīng)加熱到110~138℃后,生成低分子量的中間產(chǎn)物(鹽),在250~300℃繼續(xù)加熱數(shù)小時(shí)就能轉(zhuǎn)變?yōu)镻I。
溶液縮聚法(一步法+二步法)
一步法是二酐和二胺在高沸點(diǎn)溶劑中加熱直接聚合生成PI,即單體不經(jīng)過生成聚酰胺酸(PAA)而直接合成PI。
兩步法是由二酐和二胺經(jīng)兩步反應(yīng)形成PI,反應(yīng)方程式右圖所示。兩步法主要用于制備芳香族PI。
界面縮聚法
在界面,酰胺化為主要反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,由于形成薄膜的阻隔,產(chǎn)生的鹽酸滯留在有機(jī)相面上的膜表面,形成一個(gè)酸化層,膜表面含有酰胺和酸,這些基團(tuán)可以與水形成氫鍵,從而促進(jìn)酰胺的水解。在反應(yīng)后階段,胺的濃度大大減少,更易產(chǎn)生酰氯水解。
聚酰亞胺有哪些應(yīng)用?
先進(jìn)復(fù)合材料
用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高溫的結(jié)構(gòu)材料之一。據(jù)報(bào)道美國(guó)超音速客機(jī)50%的結(jié)構(gòu)材料為以熱塑型聚酰亞胺為基體樹脂的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
透明的聚酰亞胺薄膜可作為柔軟的太陽(yáng)能電池底板。由于聚酰亞胺耐熱和耐有機(jī)溶劑性能,在對(duì)有機(jī)氣體和液體的分離上具有特別重要的意義。
塑料、涂料及纖維材料
用作高溫耐熱的泡沫塑料,也可用于熱固型及熱塑型工程塑料,還可作為高溫介質(zhì)及放射性物質(zhì)的過濾材料和防彈、防火織物。作為絕緣漆用于電磁線,或作為耐高溫涂料使用。也可用作高溫結(jié)構(gòu)膠。
總結(jié)
聚酰亞胺作為很有發(fā)展前途的高分子材料,已經(jīng)得到充分的研究,在絕緣材料中和結(jié)構(gòu)材料方面的應(yīng)用正不斷擴(kuò)大。在功能材料方面正嶄露頭角,其潛力仍在發(fā)掘中。但是在發(fā)展了40年之后仍未成為更大的品種,其主要原因是,與其他聚合物比較,成本還是太高。因此,今后聚酰亞胺研究的主要方向之一仍應(yīng)是在單體合成及聚合方法上尋找降低成本的途徑。
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