聚酰亚胺合成
- 格式:doc
- 大小:58.00 KB
- 文档页数:6
聚酰亚胺PI 纳米纤维的制备一、背景聚酰亚胺PI 是指分子结构中含有环状酰亚胺基团的高分子材料,主要通过两步法制备,由芳香族四羧酸二酐与二胺为原料,经缩合聚合并经过高温或者化学亚胺化合成(FIG.1)。
PI 具有出色的耐高/低温特性、优异的机械性能、电学性能和较好生物相容性。
PI 材料广泛应用于航空、航天、电气、电子、生物领域并表现出强劲的发展势头。
尼龙纳米纤维的应用领域非常广泛,主要应用于服饰、生物医学和滤材等领域。
河北医科大学康维钧等人用电纺丝技术制成尼龙纳米纤维膜实现对己烷雌酚样品的富集浓缩,制备成一种可循环使用的绿色高效的新型吸附材料[1]。
东南大学等采用静电纺丝法制备尼龙纳米纤维膜,结合高效液相色谱-质谱法检测环境水样中三种二苯乙烯类环境雌激素,结果表明尼龙6纳米纤维膜是一种极富潜力的高效萃取材料[2]。
Supaphol 等利用甲酸、间甲酚和硫酸这三种单一溶剂对尼龙静电纺丝性能的影响作了深入地探讨[3]。
Lee 等研究发现纳米尼龙纤维(纤维直径80~200nm ,面密度10.75g/m 2)对以5cm/s 的速度透过的0.3μm 大小的颗粒的过滤性能可以达到99.993%[4]。
Fong 等研究了尼龙/硅酸盐纳米纤维增强Bis-GMA/TEGDMA 树脂,电纺纤维的平均直径约为250nm 。
结果显示,当加入少量纳米纤维时(约1%和2%),复合材料的机械性质有明显的提高[5]。
二、PI 纳米纤维的制备2.1仪器和试剂仪器:静电纺丝装置(SS-2535);磁力搅拌器;电子天平;扫描电镜(飞纳G2)。
试剂:PAA(PAA36);DMAc (市售,分析纯);2.2PI 纳米纤维膜的制备使用静电纺丝装置制备纳米纤维膜,先取聚酰胺酸溶液(PAA )加入DMAc 溶剂中,装配19号不锈钢针头的注射器接高压静电电源的正极,针头到收集装置的距离为16cm ,将12%(质量分数)PAA 溶液注入注射器中,在20kV 电压下纺丝。
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。
聚酰亚胺胶粘剂及其制备方法1. 引言说到胶水,大家可能会想到小孩做手工时的白胶,或者家里常备的502。
可今天咱们聊的是一种特别的胶水——聚酰亚胺胶粘剂。
它可不是一般的胶水,而是咱们在高科技领域,尤其是航空航天、电子设备等行业中不可或缺的小帮手。
聚酰亚胺这种材料有着极好的耐高温性和绝缘性,简直就是“抗打”的代表!你想,飞行器在几千米高空,温度变化、环境影响可都不是开玩笑的事儿,聚酰亚胺胶水在这些极端环境中表现得相当稳健,像个不怕冷的北极熊。
2. 聚酰亚胺胶粘剂的特点2.1 耐高温首先,它的耐高温性能可是相当了得。
聚酰亚胺胶水能承受高达250°C的温度,这在普通胶水面前,简直是一个“巨人”。
想象一下,如果你的电器在高温环境下正常工作,没有胶水融化或崩溃,那这得多让人安心啊!就像一个靠得住的朋友,总是在关键时刻给你支持。
2.2 绝缘性能再来就是它的绝缘性,聚酰亚胺材料本身就具有极佳的绝缘性能,这让它在电子元件的应用中尤其重要。
谁都知道,电路一旦短路,那可是“天大地大”的事儿,聚酰亚胺胶水就像是个保护伞,能有效防止电流外漏,保护电路安全。
简直就像“无敌舰队”里的护航舰艇,时时刻刻保驾护航。
3. 制备方法好啦,既然知道了聚酰亚胺胶水有多棒,咱们来看看它是怎么“出世”的吧。
聚酰亚胺胶水的制备其实不复杂,但也不是随便谁都能做的哦,毕竟这可是科技与化学的结合。
3.1 原料准备首先,我们得准备一些原料。
一般来说,聚酰亚胺胶粘剂的主要成分是聚酰亚胺树脂,这种树脂通常是由二胺和二酸通过缩聚反应得到的。
听起来有点复杂,其实就是把不同的小分子合成大分子,像是拼积木一样,只不过这里的“积木”是化学分子。
别担心,虽然听上去像“化学课”的内容,其实只是几个材料的“亲密接触”而已。
3.2 合成过程接下来,咱们就进入了合成的环节。
这个过程通常需要在高温高压的环境下进行,确保分子之间能够充分反应。
这就像在做一顿美味的大餐,火候掌握得好,才能出来美味的菜肴。
聚酰亚胺纤维生产工艺聚酰亚胺纤维(Polyimide Fiber)是一种高性能的合成纤维材料,具有优异的耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特点,被广泛应用于航空航天、电子、电器、汽车等领域。
本文将介绍聚酰亚胺纤维的生产工艺及相关技术。
一、聚酰亚胺纤维的原料准备聚酰亚胺纤维的主要原料是聚酰亚胺树脂,其合成需要使用二酸与二胺进行缩合反应。
常用的二酸有苯二甲酸、脂肪族二酸等,而二胺主要有对苯二胺、脂肪族二胺等。
通过精确控制原料的比例和反应条件,可以获得具有不同性能特点的聚酰亚胺树脂。
二、聚酰亚胺纤维的纺丝工艺纺丝是聚酰亚胺纤维生产的关键工艺环节。
首先,将聚酰亚胺树脂加热至熔化状态,然后通过纺丝机构将熔融的聚酰亚胺树脂挤出成纤维。
纺丝机构通常由熔融装置、纺丝孔板、拉伸装置和卷取装置组成。
在纺丝过程中,需要控制纺丝温度、挤出速度和拉伸速度等参数,以确保纤维的均匀性和强度。
三、聚酰亚胺纤维的后处理工艺纺丝完成后,聚酰亚胺纤维需要经过一系列的后处理工艺,以提高其性能和稳定性。
其中包括拉伸、热定型和表面处理等步骤。
拉伸可以进一步增强纤维的强度和模量,热定型则可以使纤维具有良好的尺寸稳定性。
表面处理可以提高纤维的亲水性,使其更易于进行涂覆、印刷等加工操作。
四、聚酰亚胺纤维的性能特点聚酰亚胺纤维具有许多优异的性能特点。
首先,它具有极高的耐高温性能,可以在高达300℃的温度下长时间工作而不发生熔融或分解。
其次,聚酰亚胺纤维的耐腐蚀性能也很好,能够抵抗多种化学介质的侵蚀。
此外,聚酰亚胺纤维还具有优异的机械性能、电绝缘性能和摩擦磨损性能等。
五、聚酰亚胺纤维的应用领域由于聚酰亚胺纤维具有出色的性能特点,因此在许多领域都有广泛的应用。
在航空航天领域,聚酰亚胺纤维被用作高温结构件、隔热材料和电线电缆等;在电子领域,聚酰亚胺纤维常用于制作柔性电路板和电子元件封装材料;在汽车领域,聚酰亚胺纤维可以用于制作高温部件和阻燃材料等。
六、聚酰亚胺纤维的发展趋势随着科学技术的不断发展,聚酰亚胺纤维的生产工艺也在不断创新。
聚酰亚胺单体生产过程的基本原理及工艺流程下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用,谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!聚酰亚胺单体生产过程的基本原理及工艺流程聚酰亚胺(PI)是一种高性能聚合物,在航空航天、电子、汽车等领域有着广泛的应用。
聚酰亚胺+定义摘要:I.聚酰亚胺简介- 聚酰亚胺的定义- 聚酰亚胺的特点- 聚酰亚胺的分类II.聚酰亚胺的应用领域- 电子行业- 航空航天领域- 汽车工业- 医疗领域III.聚酰亚胺的发展趋势- 聚酰亚胺研究的进展- 聚酰亚胺市场前景- 聚酰亚胺的可持续发展IV.聚酰亚胺的制备方法- 聚酰亚胺的合成方法- 聚酰亚胺的生产工艺- 聚酰亚胺的改性方法V.聚酰亚胺的性能测试- 聚酰亚胺的物理性能测试- 聚酰亚胺的化学性能测试- 聚酰亚胺的力学性能测试正文:聚酰亚胺(Polyimide,简称PI)是一种具有优异性能的有机高分子材料,其主链上含有酰亚胺基团(-CO-N-CO-)的一类聚合物。
聚酰亚胺具有高强度、高模量、耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐辐射、低介电常数、低吸水性、高抗氧化性等优异性能,被广泛应用于各个领域。
一、聚酰亚胺简介1.定义聚酰亚胺是一类具有特殊结构的高分子材料,其主链上含有酰亚胺基团(-CO-N-CO-),是通过酰亚胺化反应合成的。
2.特点聚酰亚胺具有以下特点:高强度、高模量、耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐辐射、低介电常数、低吸水性、高抗氧化性等。
3.分类聚酰亚胺可以根据其分子结构、原料类型和应用领域进行分类。
根据分子结构,聚酰亚胺可分为脂肪族聚酰亚胺、芳香族聚酰亚胺和杂环聚酰亚胺等;根据原料类型,聚酰亚胺可分为二元酐型聚酰亚胺、二元酸型聚酰亚胺和混合型聚酰亚胺等;根据应用领域,聚酰亚胺可分为电子聚酰亚胺、航空航天聚酰亚胺、汽车工业聚酰亚胺和医疗聚酰亚胺等。
二、聚酰亚胺的应用领域1.电子行业聚酰亚胺在电子行业中具有广泛的应用,如用于制造柔性电路板、柔性显示器、绝缘材料、封装材料等。
2.航空航天领域聚酰亚胺在航空航天领域中具有重要的应用,如用于制造飞机、火箭、卫星等部件,以及航空发动机、导弹等。
3.汽车工业聚酰亚胺在汽车工业中具有广泛的应用,如用于制造汽车发动机、制动系统、传动系统等部件。
4.医疗领域聚酰亚胺在医疗领域中具有重要的应用,如用于制造医疗器械、人工器官等。
聚酰亚胺行业发展历程-回复聚酰亚胺(Polyimide)是一种高性能高温聚合物材料,具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性、机械性能和电气绝缘性能。
在航空、航天、电子、光电等领域广泛应用。
本文将逐步回答"聚酰亚胺行业发展历程"的主题。
第一阶段:早期研究(20世纪50年代-60年代)在20世纪50年代至60年代初,随着对高性能高温材料需求的增加,人们开始研究开发聚酰亚胺。
最早的聚酰亚胺是通过两个互补的胺和酸酐反应合成而成。
研究人员将4,4'-二苯醚二酮和对苯二胺以及其它化学物质进行反应,成功得到了第一个聚酰亚胺。
然而,这一阶段的聚酰亚胺制备过程复杂,成本高昂,并且在应用中受到许多限制。
第二阶段:商业化生产(20世纪70年代-80年代)20世纪70年代,聚酰亚胺开始商业化生产,如Kapton和Upilex等著名品牌相继问世。
这一阶段的聚酰亚胺是通过二酰氯、二胺和溶剂相的聚合反应得到。
这种聚酰亚胺的制备过程简单,产量高,成本相对较低。
这使得聚酰亚胺的工业应用逐渐扩大,特别是在航空、航天领域应用最为广泛。
其优异的热稳定性和电气绝缘性能使其成为高温电路板、绝缘材料等领域的首选材料。
第三阶段:改性和创新(20世纪90年代-至今)20世纪90年代以后,随着科学技术的发展和市场需求的变化,人们对聚酰亚胺进行了进一步的改性和创新。
第三代聚酰亚胺的诞生,不仅在化学结构上进行了改进,还引入了新的合成方法和技术。
例如,引入嵌段共聚物、溶液共聚合等新的合成方法,这些使得聚酰亚胺的性能得以进一步提升。
同时,还开发了多种改性剂和填料,如碳纳米管、氧化锆等,以增强聚酰亚胺的力学性能和导热性能。
目前,聚酰亚胺已经广泛应用于航空航天、电子、光电等高技术领域。
在航空航天领域,聚酰亚胺被用于制造航天器的外层热保护材料、发动机零件、电源系统和导热材料等。
在电子领域,聚酰亚胺被用于制造高密度印制电路板、柔性电路板和液晶显示器等。
聚酰亚胺酸合成时pda的用途概述及解释说明1. 引言1.1 概述在聚合物领域,聚酰亚胺酸合成是一项重要的研究方向。
聚酰亚胺酸具有优异的热稳定性、机械性能和电学性能,在航空航天、电子器件和材料科学等领域具有广泛应用前景。
而在聚酰亚胺酸合成过程中,PDA(聚二氨基联苯二酮)作为一种特殊催化剂和交联剂被广泛使用,对合成产物的性能改善起到关键作用。
1.2 文章结构本文将首先对聚酰亚胺酸的基本特点和应用进行介绍,然后着重探讨了PDA在聚酰亚胺酸合成中的作用及意义。
接下来,将给出PDA在聚酰亚胺酸合成过程中具体应用案例的分析,并对其带来的效果进行评估。
随后,将讨论PDA应用可能遇到的问题和局限性,并展望未来PDA在该领域的发展前景。
最后,通过总结与归纳引出文章的目标和意义,以及对未来研究方向和进一步改进的展望。
1.3 目的本文旨在全面阐述聚酰亚胺酸合成中PDA的用途及其作用机理,并分析PDA 在合成过程中所带来的优势和局限性。
通过深入研究,期望能为聚酰亚胺酸领域的学者和工程师提供有益的参考和指导,促进该领域的科学发展和应用创新。
同时,也可为未来针对PDA在聚酰亚胺酸合成中的技术改进、性能优化以及新型催化剂开发等方面提供启示。
2. 聚酰亚胺酸合成时PDA的用途概述2.1 聚酰亚胺酸的基本介绍聚酰亚胺酸(Polyimide)是一类具有优异性能的高分子材料,具有良好的耐热性、耐化学物质侵蚀性和机械强度。
它被广泛应用于航空航天、电子、汽车和纤维等领域。
在聚酰亚胺酸的合成过程中,添加适量的PDA(聚二氨基联苯二酮)能够起到重要作用。
2.2 PDA(聚二氨基联苯二酮)的特性和应用领域PDA是一种具有高度稳定性和可溶解性的有机化合物。
由于其特殊结构和优秀的化学性质,PDA被广泛应用于纳米材料的合成、电子器件制备以及高分子材料改性等领域。
在聚酰亚胺酸合成中,PDA可以作为催化剂和交联剂使用,并且对聚酰亚胺酸性能改善具有重要影响。
聚酰亚胺的合成和应用廖学明,宋志祥,佘万能,屈秀宁,刘良炎(湖北省化学研究院,湖北 武汉 430074) 收稿日期:2008-06-13作者简介:廖学明(1977-),男,硕士,主要从事光敏聚酰亚胺光刻胶及耐高温UV 固化涂料的研制开发工作,E 2mail:snoop ig@ 。
摘要:简要地介绍了4种聚酰亚胺的聚合法(熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚及气相沉积法),并对这4种方法进行了比较和评述,对聚酰亚胺的应用作了简要介绍。
关键词:聚酰亚胺;合成;应用中图分类号:T Q323.7 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2008)10-0032-061 前言聚酰亚胺(P I )是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物,其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要[1]。
如式1所示。
早在1908年,Bogert 等[2]发现,通过加热42氨基邻苯二甲酸酐脱水或42氨基邻苯二甲酸二甲酯脱醇生成P I,反应式如式2所示。
近年来,随着航空、航天技术及微电子行业的发展,对耐热、高强、轻质结构材料的需求十分迫切。
P I 具有优良的热稳定性、化学稳定性、电绝缘性和力学强度,是新一代集成电路中的绝缘隔层、表面钝化层、α2粒子阻挡层、电路封装材料的主体聚合物[3,4]。
2 P I 的合成方法2.1 熔融缩聚法制备P I熔融缩聚是将单体、催化剂和分子质量调节剂等投入反应器中,加热熔融并逐步形成高聚物的过程。
Edwards [5]等用二胺与四羧酸二酯通过熔融缩聚法制备了P I,其合成反应如式3。
该反应加热到110~138℃以后,生成低分子质量的中间产物(盐),在250~300℃继续加热数小时就能转化为P I [2]。
研究表明,延长反应时间有利于提高P I 的分子质量,同时要求单体必须保持等物质的量比,才可以获得高分子质量的P I 。
由于物料经长时间的加热,通常需要氮气保护。
反应后期一般需要减压,使生成的CH 3OH 尽可能排出,有时反应需在高真空下进行。
聚酰亚胺概述聚酰亚胺(Polyimide,PI),是分子结构中含有酰亚胺环的一类高分子化合物,是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一。
聚酰亚胺作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。
近年来各国都将聚酰亚胺作为最有希望的工程塑料之一进行研究、开发及利用。
聚酰亚胺最早出现是在1908年,Bogert和Renshaw以4-氨基邻苯二甲酸酐或4-氨基邻苯二甲酸二甲酯进行分子内缩聚反应制得了芳香族聚酰亚胺,但那时聚合物的本质还未被充分认识,所以没有受到重视,直到20世纪40年代中期才有了一些关于聚酰亚胺的专利出现。
20世纪50年代末期制得高分子量的芳族聚酰亚胺。
1955年,美国DuPont公司Edwards与Robison申请了世界上第一项有关聚酰亚胺在材料应用方面的专利。
1961年,DuPont公司采用芳香族二胺和芳香族二酐的缩合反应,用二步法工艺合成了聚均苯四甲酰亚胺薄膜(Kapton),并于1961年正式实现了聚酰亚胺的工业化。
1964年,开发生产聚均苯四甲酰亚胺模塑料(Vespel)。
1965年,公开报道该聚合物的薄膜和塑料。
继而,它的黏合剂、涂料、泡沫和纤维相继出现。
1969年,法国罗纳-普朗克公司(Rhone-Poulene)首先开发成功双马来酰亚胺预聚体(Kerimid 601),它是先进复合材料的理想基体树脂,该聚合物在固化时不产生副产物挥发性气体,容易成型加工,制品内部致密无气孔,但聚酰亚胺真正作为一种材料而实现商品化则是在20世纪60年代。
1.聚酰亚胺的分子结构与性能(1)聚酰亚胺的分子结构聚酰亚胺由含二胺和二酐的化合物经逐步聚合制备,二胺和二酐的结构不同,可制备一系列不同结构和性能的聚酰亚胺。
结构简式如下:聚酰亚胺的主链重复结构单元中含酰亚胺基团,芳环中的碳和氧以双键相连,芳杂环产生共轭效应,这些都增强了主键键能和分子间作用力。
聚酰亚胺分子由于具有十分稳定的芳杂环结构,分子规整、对称性强,有利于结晶,且分子堆积密度高,分子间距离小,分子链刚性大,因此体现出其他高分子材料所无法比拟的优异性能。
高效合成面向深海应用的聚酰亚胺类防污涂层材料一、前言深海应用对于材料的要求十分苛刻。
海洋环境中的高压、高温、高盐、腐蚀、海水侵蚀等因素,对于材料的稳定性和防污性提出了极高的要求。
因此,合成一种高效的聚酰亚胺类防污涂层材料,成为了科研人员的迫切需求。
本文旨在介绍聚酰亚胺类防污涂层材料的研究现状、合成方法、应用前景等方面的内容。
二、研究现状聚酰亚胺类防污涂层材料是指以聚酰亚胺为主要材料的防污涂层材料。
聚酰亚胺是指由酰亚胺单体聚合而成的高分子化合物。
酰亚胺的结构上相当于酰基和胺基互相结合而成,因此聚酰亚胺类高分子材料具有优异的耐腐蚀、防水、耐热等特性,被广泛应用于化学、航空、航天等领域。
与此同时,聚酰亚胺类防污涂层材料的研究也得到了长足的发展。
以往的研究大都是基于传统的化学合成方法,诸如溶液聚合法、相转移催化法等等。
虽然这些方法依然具有一定的优势,但是也存在着一些缺陷,比如反应时间长、产率低、废弃物多等等。
面对以上问题,研究人员开始寻求新的思路,以期寻找一种更加高效的合成方法。
幸运的是,现在的科技技术已经实现了电化学合成、微波辅助合成、超声波辅助合成等一系列高效合成方法。
这些方法不仅可以大大提高合成效率,同时也降低了制备成本,为聚酰亚胺类防污涂层材料的研究提供了更多的研究方向。
三、合成方法的探究目前,电化学合成、微波辅助合成、超声波辅助合成等高效合成方法都依然为聚酰亚胺类防污涂层材料的研究提供了有力的支撑。
本节主要探究其中的电化学合成方法。
电化学合成法是指在恰当的电位范围内,利用电解池作用,将酰亚胺单体在电解液中高效聚合而成基本不析出的聚合物。
这种方法不仅可以有效地避免产生废弃物等环境污染,而且可以实现自动控制、容易操作等优势。
四、应用前景聚酰亚胺类防污涂层材料的应用前景十分广泛。
其具有防水、耐腐蚀、耐热等优异特性,在深海探测、海洋工程等领域具有重要的使用价值。
目前,我国的深海探测已经走在了世界前列,但是深海涂料的研究仍面临着许多的挑战。
新型聚酰亚胺膜的制备及其应用研究随着科学技术的不断发展,人们对于材料的要求越来越高,因此各种新型材料的研究和开发也越来越引人关注。
聚酰亚胺膜就是一种新型材料,它具有优良的性能和广泛的应用前景。
本文将从聚酰亚胺膜的制备和应用两个方面进行探讨。
一、聚酰亚胺膜的制备聚酰亚胺膜是一种高分子合成材料,它具有优异的力学性能、化学稳定性和耐高温性能,因此广泛应用于电子、能源、航空航天等领域。
目前,聚酰亚胺膜的制备主要有两种方法,即溶液聚合法和无溶剂/少溶剂聚合法。
1.溶液聚合法溶液聚合法是常用的一种制备聚酰亚胺膜的方法。
具体步骤是:首先将聚酰亚胺单体溶解于有机溶剂中,然后引入交联剂进行交联反应,最后通过挥发溶剂或浸泡处理等方法得到聚酰亚胺膜。
2.无溶剂/少溶剂聚合法无溶剂/少溶剂聚合法是一种新型的聚酰亚胺膜制备方法,相对于溶液聚合法具有环保、省时等优点。
该方法通过引入功能化单体或者膜形成剂,将单体直接在表面进行聚合反应,无需使用溶剂或少量溶剂。
二、聚酰亚胺膜的应用研究聚酰亚胺膜是一种具有广泛应用前景的高分子材料,它可以应用于多个领域,如电子、能源、航空航天等。
具体应用如下:1.电子领域聚酰亚胺膜在电子领域应用广泛,例如用作柔性电子元件的基底材料、电容器介质材料、电线绝缘材料等。
2.能源领域由于聚酰亚胺膜具有高温稳定性和耐腐蚀性,因此广泛应用于燃料电池、锂离子电池、太阳能电池等领域。
3.航空航天领域聚酰亚胺膜在航空航天领域应用广泛,例如用于制作航空器零部件、气动外壳、导热材料等。
结语聚酰亚胺膜的制备及应用是目前研究的热点之一,随着科学技术的不断发展,它的应用领域将会越来越广泛。
未来,我们相信聚酰亚胺膜将在更多领域发挥重要作用,推动人类社会的进步和发展。
聚酰亚胺的研究与进展摘要聚酰亚胺是一种重要的高性能聚合物材料,由于其优异的耐热性能、介电性能、粘附性能、耐辐射性能、力学机械性能以及很好的化学物理稳定性等,近年来在航天航空、电子电力、精密机械等高新技术领域得到了广泛的应用,是目前树脂基复合材料中耐温性最高的材料之一。
本文详细介绍了聚酰亚胺的分类, 合成方法, 应用及其发展究现状和未来的发展动向。
关键词聚酰亚胺;合成方法;耐高温复合材料;涂料;覆铜板1、前言随着航空航天、电子信息、汽车工业、家用电器等诸多方面技术领域日新月异的发展, 对材料提出的要求也越来越高。
如: 高的耐热性和机械性能,优良的电性能和耐久性等,因此材料的研究也在不断地朝着高性能化、多功能化、轻量化和低成本化方向发展。
聚酰亚胺就是综合性能非常优异的材料。
它是一类主链上含有酰亚胺环的高分子材料。
由于主链上含有芳香环, 它作为先进复合材料基体,具有突出的耐温性能和优异的机械性能,是目前树脂基复合材料中耐温性最高的材料之一。
用作电子信息材料,聚酰亚胺除了具有突出的耐高温性外, 还具有突出的介电性能与抗辐射性能,是当前微电子信息领域中最好的封装和涂覆材料之一。
除此之外,聚酰亚胺树脂在胶粘剂、纤维、塑料与光刻胶等方面也表现出综合性能优异的特点。
为此,近些年来,人们对聚酰亚胺树脂给予了高度的重视,聚酰亚胺树脂的研究与应用得以迅速发展。
在应用方面,目前国际上生产聚酰亚胺的厂家有超过60家之多并且聚酰亚胺种类繁多,重要品种就有20多个,其应用领域也在不断扩大。
从上世纪60年代以来,我国聚酰亚胺材料也迅速发展。
2、聚酰亚胺材料的分类聚酰亚胺主要分为脂肪族聚酰亚胺和芳香族聚酰亚胺。
因为脂肪族聚酰亚胺实用性差, 因此通常所说的聚酰亚胺一般指芳香族聚酰亚胺。
另外,从合成方法来分,聚酰亚胺材料可分为热固性树脂和热塑性树脂两大类。
热塑性聚酰亚胺材料一般采用两步合成法制备,即首先在极性溶剂中由有机芳香四酸二酐和有机芳香二胺反应制成聚酰胺酸溶液, 然后经高温热处理使聚酰胺酸环化脱水生成不溶不熔的聚酰亚胺材料。
由于它的不溶不熔性质,材料的加工成型都需在聚酰胺酸阶段完成,这在很大程度上影响了这类高性能材料的广泛应用。
为了克服热塑性聚酰亚胺材料不易加工成型的缺点,研制开发成功了加工性能优良的热固性聚酰亚胺材料。
它不但具有热塑性材料所具有的各种优异性能,而且克服了热塑性材料不易加工成型的缺点, 融优良的加工成型性能和高性能于一体,作为轻质、耐高温的结构材料和优良的绝缘介电材料,在航空航天、电子电工等领域得到了广泛的应用。
2.1热塑性聚酰亚胺材料热塑性聚酰亚胺材料的主链上含有亚胺环和芳香环, 具有阶梯型的结构。
这类聚合物具有优异的耐热性和抗热氧化性能, 在- 200~ 260℃范围内具有优异的机械性能、介电和绝缘性能以及耐辐射性能。
按所用有机芳香族四酸二酐单体结构的不同,聚酰亚胺材料分为均苯酐型、醚酐型、酮酐型和氟酐纤维复合材料型聚酰亚胺等。
(1) 均酐型聚酰亚胺均酐型聚酰亚胺是最早实现商业化的聚酰亚胺, 美国杜邦公司早在上世纪60年代就将薄膜( Kapton) 和绝缘漆产品推向市场。
现在国内也有工业化生产。
它是由均苯四甲酸二酐(均酐, PMDA) 与有机芳香族二胺反应, 然后经亚胺化处理生成的不溶不熔的聚酰亚胺。
聚酰亚胺具有优异的耐热性, 属于H级以上的绝缘材料。
该材料在500℃以上才开始分解。
在400℃下恒温热处理15小时后, 其重量损失只有1. 5%; 450℃时为3% ;500℃时为7%。
该聚合物材料对于有机溶剂和油类都是惰性的。
不受稀酸的影响, 但能溶于发烟硝酸和浓硫酸。
在强碱的作用下, 会使亚胺环断裂, 发生降解反应。
它的抗高能辐射性、电绝缘性、介电性能以及耐磨性能都很优良。
聚酰胺酸溶液的储存稳定性差, 在室温下存放过程中易发生降解, 粘度降低。
另外, 聚酰胺酸对铜等活泼金属具有腐蚀作用。
为了改善材料的储存稳定性并降低其腐蚀作用,人们研究了用聚酰胺酯代替聚酰胺酸制备聚酰亚胺材料的可行性。
发现, 具有适当官能团的聚酰胺酯的热亚胺化可以在较低的温度下有效地进行。
(2)醚酐型聚酰亚胺醚酐型聚酰亚胺由二苯醚四羧酸二酐( 醚酐, OPDA) 与有机芳香二胺反应得到。
由醚酐和二胺基二苯醚制备的聚酰亚胺在270℃软化, 在300~ 400℃范围内成为粘流态, 可以热模压成型。
在390℃于模中保持1h, 并不失去其工艺性, 可以模塑多次。
薄膜材料在250℃空气中保持500 h, 其拉伸强度和伸长率的损失都不大于10%。
在210℃的空气中恒温热处理300h的重量损失低于0. 05%;在沸水中24h煮沸后, 吸水率仅为0. 5% ~ 0. 8%。
这类聚合物具有优异的介电性能,室温下的介电常数为3. 1~ 3. 5, 损耗因数为1×10- 3~ 3×10- 3。
体积电阻率为1014~ 1015 欧姆·米; 表面电阻为1015~ 1016欧姆; 200℃的体积电阻率为2×1012欧姆·米; 电气强度100~ 200MV/m。
(3)氟酐型聚酰亚胺氟酐型聚酰亚胺由六氟酐( 6FDA) 和有机芳香二胺反应而得。
六氟酐中含有全氟代异丙基团, 而无脂肪族氢原子,因此具有较高的耐热性能和抗热氧化稳定性。
这类聚酰亚胺是无定型的,且不会交联,这有助于聚合物的可熔性和分子链的柔顺性。
典型的产品如杜邦的NR-150系列材料。
室温下机械强度及300℃以上空气中的长期老化后的机械强度都很好。
室温下介电常数为2. 9, 损耗因数约为1 ×10- 3~ 2 × 10- 3, 即使在温度高达218℃时, 这些数据也没有较大的变化。
材料的耐水解性好,易于加工。
可用于制备层压制件、涂料和粘合剂等。
氟酐型聚酰亚胺材料具有优良的性能,但该材料的单体成本偏高, 这在一定程度上阻碍了材料的大规模应用。
(4)酮酐型聚酰亚胺酮酐型聚酰亚胺是由二苯甲酮四酸二酐(酮酐,BTDA) 与有机二胺反应而成的。
这类材料除具有聚酰亚胺的特性外, 还有一个显著特点, 即粘接性好。
由酮酐和间苯二胺制成的聚酰亚胺是性能优良的耐高温粘结剂, 对多种金属、复合材料都具有很好的粘接性能。
其典型的产品如FM- 34等。
由酮酐和二苯甲酮二胺在DMF、DMAc或双二甘醇二甲醚( Diglyme) 等极性溶剂中形成的聚酰胺酸溶液是一种性能很好的耐高温粘结材料(LaRC- TPI)。
LaRC-TPI 能以聚酰亚胺形式加工制得大面积无气孔的粘结胶件, 其特性粘度约为0. 7dl/ g, 在220℃的空气中亚胺化得到的固体材料的Tg为229℃。
美国科学家在LaRC- TPI的基础上开发出水溶性的TPI, 使用水作溶剂具有明显的优越性, 生产安全、环境污染小并且成本降低。
将含硅的功能团引入聚酰亚胺主链结构可显著改善材料的金属、玻璃、单晶硅及半导体表面的粘结性能。
由均酐( 或酮酐) 、二氨基二苯醚和少量含硅脂肪族二胺合成的聚酰亚胺在保持原材料优异的力学、电学性能的基础上改善了材料的粘覆性能, 因此在微电子工业中得到广泛的应用。
2.2热固性聚酰亚胺材料热固性聚酰亚胺材料按封端剂的不同主要分为PMR型树脂和双马来酰亚胺树脂。
双马型树脂的最高使用温度一般不超过250℃,而PMR型聚酰亚胺树脂的最高使用温度可达371℃。
上世纪70年代初, 美国NASA的科学家研究成功简称PMR( in situ Polymerization of Monomer Reactants) 的合成热固性聚酰亚胺材料的技术, 利用该技术开发出PMR- 15树脂, 并将该材料应用于航空航天领域。
PMR树脂具有优良的成型加工性能和很好的力学机械性能, 可在260~ 288℃的高温条件下长期使用达数千小时,在316℃高温下仍具有优良的机械性能。
由PMR 型聚酰亚胺材料制成的复合材料目前主要应用于航空航天飞行器的耐高温结构部件中。
如果使用玻璃( 石英) 纤维或有机纤维作为增强材料, 可制成具有优良介电性能、耐高温性能和力学性能于一体的树脂复合材料, 可广泛应用于电子电力等高技术领域。
3、聚酰亚胺的合成聚酰亚胺品种繁多、形式多样并在合成上具有多条途径, 因此可以根据各种应用目的进行选择, 这种合成上的易变通性也是其它高分子所难以具备的。
聚酰亚胺主要由二元酐和二元胺合成, 这两种单体与众多其它杂环聚合物, 如聚苯并咪唑、聚喹啉等的单体比较, 原料来源广, 合成也较容易。
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。
聚酰亚胺的合成方法可以分为两大类, 第一类是在聚合过程中或在大分子反应中形成酰亚胺环;第二类是以含有酰亚胺环的单体合成聚酰亚胺。
第一类合成方法主要包括: 由二酐和二胺反应形成聚酰亚胺; 由四元酸和二元胺反应形成聚酰亚胺; 由四酸的二元酯和二胺反应获得聚酰亚胺; 由二酐和二异氰酸酯反应获得聚酰亚胺等等。
在第二类合成方法中, 几乎所有通用的缩聚反应, 都被用来由带酰亚胺环的单体, 合成各种带酰亚胺环的聚合物,如聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯酰亚胺、聚氨基甲酸酯酰亚胺、聚脲酰亚胺等。
最常用的聚酰亚胺的合成方法是由二酐和二胺在非质子极性溶剂中先形成聚酰胺酸, 然后再用热或化学方法脱水成环, 转化为聚酰亚胺。
4、聚酰亚胺的应用由于聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点,在众多的聚合物中,很难找到如聚酰亚胺这样具有如此广泛应用方面并且在每一个应用方面都显示了极为突出的性能。
4.1薄膜它是聚酰亚胺最早的商品之一,用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。
主要产品有杜邦的Kapton、宇部兴产的Upilex系列和钟渊的Apical。
透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底板。
4.2涂料作为绝缘漆用于电磁线, 或作为耐高温涂料使用。
4.3先进复合材料用于航天、航空器及火箭零部件, 是最耐高温的结构材料之一。
例如美国的超音速客机计划所设计的速度为2.4M,飞行时表面温度为177℃, 要求使用寿命为60000h,据报道已确定50%的结构材料为以热塑性聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料,每架飞机的用量约为30吨。
4.4纤维弹性模量仅次于碳纤维,作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。
4.5泡沫塑料用作耐高温隔热材料。
4.6工程塑料有热固性也有热塑性,可以模压成型也可注射成型或传递模塑。
主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。
4.7胶粘剂用作高温结构胶。
4.8分离膜用于各种气体对,如氢、氮、氮、氧、二氧化碳、氮、甲烷等的分离, 从空气、烃类原料气及醇类中脱除水分,也可作为渗透蒸发膜及超滤膜。
由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂的性能,在对有机液体和气体的分离上具有特别重要的意义。