溫馨提示：如果您是高分子行業相關產業鏈，如塑料，彈性體，橡膠，模具，鞋材，3D打印耗材，塑料包裝，PP、PE期貨、鈣粉，白油，抗氧劑等助劑行業從業者，請點擊標題下面的“艾邦高分子”進行關注

聚酰亞胺（PI）

目錄 Contents：

• 一.聚酰亞胺的概述

• 二.聚酰亞胺的發展簡史

• 三.聚酰亞胺的分子結構與性能

• 四.聚酰亞胺的合成

• 五.聚酰亞胺的應用

聚酰亞胺概述

聚酰亞胺是分子結構含有酰亞胺基鏈節的芳雜環高分子化合物，英文名Polyimide(簡稱PI) ，是目前工程塑料中耐熱性最好的品種之一。PI作為一種特種工程材料，已廣泛應用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領域。近來，各國都在將PI的研究、開發及利用列入 21世紀最有希望的工程塑料之一。聚酰亞胺，因其在性能和合成方面的突出特點，不論是作為結構材料或是作為功能性材料，其巨大的應用前景已經得到充分的認識，被稱為是"解決問題的能手"（protion solver），并認為"沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術"。

聚酰亞胺的發展簡史

1. 1908年，PI聚合物開始出現報道，但本質未被認識，因此不受重視。

2. 40年代中期出現一些專利。50年代末制得高分子量的芳族聚酰亞胺，標志其真正作為一種高分子材料來發展

3. 60—80年代，由美杜邦公司、Amoco公司、通用電氣公司及法羅納-普朗克公司為代表先后開發出一系列的模制材料和聚合體，如聚醚酰亞胺(PEI) ,并于1982 年正加成型聚酰亞胺、熱塑性聚酰胺?？s合型聚酰亞胺式以Ultem商品名在國際市場上銷售。

4. 1997年日本三井東壓化學公司報道了全新的熱塑性聚酰亞胺(Aurum)注塑和擠出成型用的粒料。

近30 年來 ,聚酰亞胺的發展較快 ,尤其近 10年來更是有了飛速的發展。1977 年～1979 年在美國化學文摘中登載了1000 多條有關聚酰亞胺的文摘 ,100 多篇聚酰亞胺文獻向美國國家技術服務局登記。1982年～1985 年有聚均苯四甲酰亞胺申請專利54 件 ,聚酰胺亞胺申請專利 30件 ,聚醚酰亞胺申請專利 23 件 ,由此可見聚酰亞胺聚合物的發展速度。

到目前為止 ,聚酰亞胺已有 20 多個大品種 ,隨著其應用范圍的擴大 ,有關聚酰亞胺的品種將會越來越多。國外生產廠家主要集中在美國和日本 ,如美國的通用電氣公司、杜邦公司 ,日本的宇部興產公司、三井東壓化學公司;國內生產廠家主要是上海合成樹脂研究所和長春應用化學研究所。

聚酰亞胺的分子結構

在主鏈重復結構單元中含酰亞胺基團，芳環中的碳和氧以雙鍵相連，芳雜環產生共軛效應，這些都增強了主鍵鍵能和分子間作用力。

結構與性能的關系

聚酰亞胺的性能

1、 全芳香聚酰亞胺按熱重分析，其開始分解溫度一般都在500℃左右。由聯苯二酐和對苯二胺合成的聚酰亞胺，熱分解溫度達到600℃，是迄今聚合物中熱穩定性最高的品種之一。

2、 聚酰亞胺可耐極低溫，如在－269℃的液態氦中不會脆裂。

3、聚酰亞胺具有優良的機械性能，未填充的塑料的抗張強度都在100Mpa以上，均苯型聚酰亞胺的薄膜（Kapton）為170Mpa以上，而聯苯型聚酰亞胺（Upilex S）達到400Mpa。作為工程塑料，彈性膜量通常為3－4Gpa，纖維可達到200Gpa，據理論計算，均苯二酐和對苯二胺合成的纖維可達 500Gpa，僅次于碳纖維。

4、 聚酰亞胺的熱膨脹系數在2×10-5－3×10-5℃，廣成熱塑性聚酰亞胺3×10-5℃，聯苯型可達10-6℃，個別品種可達10-7℃。

5、一些聚酰亞胺品種不溶于有機溶劑，對稀酸 穩定，一般的品種不大耐水解，這個看似缺點的 性能卻使聚酰亞胺有別于其他高性能聚合物的一個很大的特點，即可以利用堿性水解回收原料二酐和二胺，例如對于Kapton薄膜，其回收率可達80％－90％。改變結構也可以得到相當耐水解的品種，如經得起120℃，500 小時水煮。

6、聚酰亞胺具有很高的耐輻照性能，其薄膜在 5×109rad快電子輻照后強度保持率為90％。

7、 聚酰亞胺具有良好的介電性能，介電常數為3.4左右，引入氟，或將空氣納米尺寸分散在聚酰亞胺中，介電常數可以降到2.5左右。介電損耗為10-3，介電強度為 100－300KV/mm，廣成熱塑性聚酰亞胺為300KV/mm，體積電阻為1017Ω/cm。這些性能在寬廣的溫度范圍和頻率范圍內仍能保持在較高的水平。

8、聚酰亞胺是自熄性聚合物，發煙率低。

9、聚酰亞胺在極高的真空下放氣量很少。

10、聚酰亞胺無毒，可用來制造餐具和醫用器具，并經得起數千次消毒。有一些聚酰亞胺還具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性實驗為非溶血性，體外細胞毒性實驗為無毒。

聚酰亞胺的合成

原料：均苯四甲酸二酐(PMDA) 、4 ,4’2二氨基二苯醚(ODA)

室溫下加入反應藥品（最佳配比1.015~1.020∶1），在氮氣保護下，反應開始后控制在20℃左右，開環縮聚：

聚酰胺酸環化脫水形成聚酰亞胺：

聚酰亞胺的應用：

1、薄膜：是聚酰亞胺最早的商品之一，用于電機的槽絕緣及電纜繞包 材料。主要產品有杜邦Kapton,宇部興產的Upilex系列和鐘淵Apical。透明的聚酰亞胺薄膜可作為柔軟的太陽能電池底版。

2. 涂料：作為絕緣漆用于電磁線，或作為耐高溫涂料使用

3. 先進復合材料：用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高溫的結構材料之一。例如美國的超音速客機計劃所設計的速度為2.4M，飛行時表面溫度為177℃，要求使用壽命為60000h，據報道已確定50%的結構材料為以熱塑型聚酰亞胺為基體樹脂的碳纖維增強復合材料，每架飛機的用量約為30t。

4. 纖維：彈性模量僅次于碳纖維，作為高 溫介質及放射性物質的過濾材料和防彈、防火織物。

5. 泡沫塑料：用作耐高溫隔熱材料。

6. 工程塑料：有熱固性也有熱塑型，熱塑型可以模壓成型也可以用注射成型或傳遞模塑。主要用于自潤滑、密封、絕緣及結構材料。廣成聚酰亞胺材料已開始應用在壓縮機旋片、活塞環及特種泵密封等機械部件上。

7. 膠粘劑：用作高溫結構膠。廣成聚酰亞胺膠粘劑作為電子元件高絕緣灌封料已生產。

8. 分離膜：用于各種氣體對，如氫/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分離，從空氣烴類原料氣及醇類中脫除水分。也可作為滲透蒸發膜及超濾膜。由于聚酰亞胺耐熱和耐有機溶劑性能，在對有機氣體和液體的分離上具有特別重要的意義。

9. 光刻膠：有負性膠和正性膠，分辨率可達亞微米級。與顏料或染料配合可用于彩色濾光膜，可大大簡化加工工序。

10. 在微電子器件中的應用：用作介電層進行層間絕緣，作為緩沖層可以減少應力、提高成品率。作為保護層可以減少環境對器件的影響，還可以對a-粒子起屏蔽作用，減少或消除器件的軟誤差（soft error）。

11. 液晶顯示用的取向排列劑：聚酰亞胺在TN-LCD、SHN-LCD、TFT-CD及未來的鐵電液晶顯示器的取向劑材料方面都占有十分重要的地位。

12. 電-光材料：用作無源或有源波導材料光學開關材料等，含氟的聚酰亞胺在通訊波長范圍內為透明，以聚酰亞胺作為發色團的基體可提高材料的穩定性。

每日精彩內容，訂閱吧！

高分子論壇，關注熱塑性彈性體，3D打印耗材，穿戴設備用的高分子材料，一所沒有圍墻的大學。老師，你我他；學生，他你我，能者為師。為著一個共同的目標和希望：分享知識，創造價值！歡迎關注我們公共訂閱號：艾邦高分子（ID：polytpe）。論壇平臺服務號：高分子網（ID：cnpolymer）。論壇網址：bbs.polytpe.com

閱讀原文查看：特種工程塑料介紹（收藏）

始發于微信公眾號：艾邦高分子