聚酰亞胺,英文名稱Polyimide(Pt),是分子主鏈中含有酰亞胺(àn)基團的芳雜環聚合物,其通式如(rú)下(xià):
式中Ar及Ar’代表芳基。
聚酰亞胺總體上可分(fèn)為縮合型聚酰亞胺(àn)和加成型聚酰亞胺兩類。而前者又可分為線型熱固性聚酰亞胺 (不熔(róng)不溶或可溶不熔)和熱塑性聚酰亞胺;而(ér)後者按反應基團的不同(tóng),有降冰片烯封端的,乙炔封端的,馬(mǎ)來酸酐封端的和苯並環丁(dīng)烷(wán)封端的聚酰亞胺等,這一類聚酰亞胺基(jī)本(běn)上都(dōu)屬於熱固性材料。
聚酰亞胺做為(wéi)芳(fāng)雜環聚合物,在耐熱工程塑料中占有極為(wéi)重要(yào)的地位,是目前工程(chéng)塑料中(zhōng)耐熱性比較好的品種之(zhī)一。
近年來,隨著宇航及超音速飛機等尖端技術(shù)的迅速發展,對材料的使(shǐ)用提(tí)出了更高的要求,除了要求使用具有一般性能的合成材料(liào)外,還(hái)需要大量使用具有高耐熱性、同時又具有優異綜合性能的合成材料。為了適應(yīng)這種需要,多年來,耐(nài)熱性高聚物(wù)一直是人們研(yán)製開發的重要(yào)課題(tí)之一。其中,特別引人矚目的是在分子(zǐ)主(zhǔ)鏈上含有穩定結構單(dān)元的五元和六元雜環聚合物,現在已經成為具(jù)有(yǒu)突出耐熱性和綜合性能的聚合物的一大體係(xì)。其主要的(de)研究方向是芳(fāng)雜環聚合物,如聚酰亞胺、聚苯並咪唑、聚苯並噻唑等。高分子結構也相應地從線型(xíng)到半(bàn)梯形以至梯形,耐溫性逐漸提高。但是(shì)複雜梯形(xíng)結構高分子的合成(chéng)煩瑣,後處理不便,在結構中易存在缺陷(如雜質、舞構(gòu)不(bú)完整),往往使其耐熱性難以(yǐ)實現,且成本很高,因此真正(zhèng)具有使用性的麗苣(jù)熱高分子屈指可數。而聚酰亞胺樹脂是一(yī)類半梯形結構的耐熱商分子,合成簡單,成蘆低,力學及電學性能等優異。聚酰亞胺在六十(shí)年代初首先由美國“Du Pont”公司實現二業化。它(tā)自問世以來(lái)一直為科學家所重視,如今已在各個領域獲得廣泛的應月(yuè)壬.且範圍不斷擴展。事實上,在整個芳雜環(huán)聚合(hé)物中實現工(gōng)業化且真正形成較大嚴量的,至今仍(réng)隻有聚酰亞胺一種。
聚酰亞胺的發展經曆了一(yī)段榧妥的時間。早在十九世紀末,人們就發現了**個芳雜環聚合物聚苯並咪(mī)唑,但篚{二它不溶不熔,成型困難,因此一直未能得到發展。1908年,Bogert和Rensho通過(guò)加熱4一氨基鄰苯二甲(jiǎ)酸酐或4一氨基鄰苯二(èr)甲酸二甲酯,經脫水(shuǐ)或脫(tuō)醇。言先製得了聚酰亞胺類環鏈聚合物。到四十年代前(qián)後,又相繼出現了含脂肪鏈的聚酰亞胺和聚=惡二唑等,但由於這些聚合物的熱穩定性(xìng)和耐水(shuǐ)解性差,以及合成方法(fǎ)和(hé)成型不(bú)夠成熟,所以(yǐ)仍無法得到應用。一直到(dào)五十年(nián)代末,才(cái)由“Du Pont”公司苣毛(máo)采用芳香族(zú)二胺和芳香族(zú)二酐(gān)的縮合反應,用二步法工藝合成了聚酰亞(yà)胺,並於196/-年正式實(shí)現了(le)聚酰亞胺的工業化。其後,美國西屋公司和孟山都公司也陸續進行了研置,除將(jiāng)聚酰(xiān)亞胺用於絕緣材料、粘合劑和層壓製品外,又分別於1965年和1967年開發成功聚酰亞胺模壓製品。自此,聚酰亞胺作為耐熱工程塑料才真正得到迅速發展,並使整個虧雜環結構的聚合物成為研(yán)究(jiū)耐熱合成材料的主攻方向。蘇聯、日(rì)本、英國、法蓬、聯邦(bāng)德國等許多國家也爭相對聚(jù)酰亞(yà)胺進行(háng)研究,並先後實現了工業化。
為了改善以均苯四甲酸(suān)二酐(二酐)為原料製成的不熔(róng)性聚(jù)酰(xiān)亞胺的(de)成型加(jiā)工性能及降低成本,從1965年開始,美(měi)國、日本和法國等國開發了一係列可(kě)熔性聚酰亞胺(àn)。如以二苯醚四酸二酐為原(yuán)料的醚匿型聚酰亞胺,以及在聚酰亞(yà)胺(àn)分子(zǐ)中(zhōng)引入酰胺(àn)鍵、酯鍵、醚鍵等製得(dé)的聚酰胺(àn)酰(xiān)亞胺、聚醣豌亞胺(àn)和聚醚酰亞胺等。它們的耐熱性雖然略低於均苯型聚酰亞胺,但卻提高(gāo)了溶解性,並可熔融成型,成本也(yě)有所下將。
另外,自1965年以來,還(hái)出現了一係列加成型(xíng)聚酰亞胺。例(lì)如法國羅(luó)納一普朗克公司開發的順酐型聚酰亞胺一雙馬柬爰亞胺,於1968年以Kinol、Kerimid的商品名開始生產;另外,1968年美(měi)國THEW公司開發了NA酸酐封端基的加成型聚(jù)酰亞(yà)胺;1974年美國休斯飛機(jī)公司和美國海灣}石油化學公司開發了乙炔封端基的加成型聚酰亞胺。