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聚醯亞胺(Polyimide,PI)

塑膠薄膜訊息 - 2016/11/22
聚醯亞胺PolyimidePI
 
 
縮聚型
縮聚型芳香族聚酰亞胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反應而製得的。由於縮聚型聚酰亞胺的合成反應是在諸如二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等高沸點質子惰性的溶劑中進行的,而聚酰亞胺複合材料通常是採用預浸料成型工藝,這些高沸點質子惰性的溶劑在預浸料製備過聚酰亞胺程中很難揮髮乾淨,同時在聚酰胺酸環化(亞胺化)期間亦有揮發物放出,這就容易在復合材料製品中產生孔隙,難以得到高質量、沒有孔隙的複合材料。因此縮聚型聚酰亞胺已較少用作複合材料的基體樹脂,主要用來製造聚酰亞胺薄膜和塗料。
 
加聚型
由於縮聚型聚酰亞胺具有如上所述的缺點,為克服這些缺點,相繼開發出了加聚型聚酰亞胺。獲得廣泛應用的主要有聚雙馬來酰亞胺和降冰片烯基封端聚酰亞胺。通常這些樹脂都是端部帶有不飽和基團的低相對分子質量聚酰亞胺,應用時再通過不飽和端基進行聚合。
【聚雙馬來酰亞胺】
聚雙馬來酰亞胺是由順丁烯二酸酐和芳香族二胺縮聚而成的。它與聚酰亞胺相比,性能不差上下,但合成工藝簡單,後加工容易,成本低,可以方便地製成各種複合材料製品。但固化物較脆。
【降冰片烯基封端聚酰亞胺樹脂】
 
 
薄膜類
【塗料】
作為絕緣漆用於電磁線,或作為耐高溫塗料使用。
【先進複合材料】
用於航天、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℃,
【纖維】
彈性模量僅次於碳纖維,作為高溫介質及放射性物質的過濾材料和防彈、防火織物。中國長春有生產各種聚酰亞胺產品。
【泡沫塑料】
用作耐高溫隔熱材料。
【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。主要用於自潤滑、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。
【分離膜】
用於各種氣體對,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。由於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。
其中最重要的是由NASA Lewis研究中心發展的一類PMR(for insitu polymerization of monomer reactants, 單體反應物就地聚合)型聚酰亞胺樹脂。 RMR型聚酰亞胺樹脂是將芳香族四羧酸的二烷基酯、芳香族二元胺和5-降冰片烯-2,3-二羧酸的單烷基酯等單體溶解在一種嘗基醇(例如甲醇或乙醇)中,為種溶液可直接用於浸漬纖維。
 
 
性能
1、耐高溫--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。由聯苯四甲酸二酐和對苯二胺合成的聚酰亞胺,熱分解溫度達600℃,是迄今聚合物中熱穩定性最高的品種之一。
2、耐低溫--聚酰亞胺可耐極低溫,如在-269℃的液態氦中不會脆裂。
3、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,均苯四甲酸二酐和對苯二胺合成的纖維可達 500Gpa,僅次於碳纖維。
4、 高耐輻照性能--其薄膜在5×109rad快電子輻照後強度保持率為90%。
5、 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範圍和頻率範圍內仍能保持在較高的水平。
6、自熄性能-- 聚酰亞胺是自熄性聚合物,發煙率低。
7、無毒--經得起數千次消毒。
應用
由於聚酰亞胺在性能和合成化學上的特點,在眾多的聚合物中,聚酰亞胺很難找到如聚酰亞胺這樣具有如此廣泛的應用方面,而且在每一個方面都顯示了極為突出的性能。
 
 
電子元件和半導體工業
【光刻膠】
某些聚酰亞胺還可以用作光刻膠。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於彩色濾光膜,可大大簡化加工工序。
【在微電子器件中的應用】
用作介電層進行層間絕緣,作為緩衝層可以減少應力、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)。半導體工業使用聚酰亞胺作高溫黏合劑,在生產數字化半導體材料和MEMS系統的芯片時,由於聚酰亞胺層具有良好的機械延展性和拉伸強度,有助於提高聚酰亞胺層以及聚酰亞胺層與上面沉積的金屬層之間的粘合。聚酰亞胺的高溫和化學穩定性則起到了將金屬層和各種外界環境隔離的作用。
【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佔有十分重要的地位。
 
 
以上資料來自中國塑讀網(www.3ajia.com)

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