聚酰亞胺(polyimides,PI)是一類具有多個酰亞胺五元雜環的(de)高性能聚合物,由於具有獨特的電化學性能、耐輻射、耐化學腐蝕、優異的力學(xué)性能等性質,被廣泛(fàn)應用於航空航天、電子電器、氣體分(fèn)離、燃料電池、光學、生物醫學、傳感器等領域。盡管(guǎn)聚酰亞胺具有較長的研究曆史,近年來相關領域仍有較(jiào)高的研究熱度,發表的相關文獻數量逐年增加。
聚(jù)酰亞(yà)胺一般是(shì)由(yóu)二胺(àn)和二酐單體(tǐ)聚合而成,根據主鏈結構中是否含有苯環,可(kě)將(jiāng)聚(jù)酰(xiān)亞(yà)胺分為(wéi)芳香族聚(jù)酰亞胺和非芳香族聚酰亞胺,其中非芳香族聚酰亞胺又包括半芳香族聚酰亞胺和(hé)全脂肪/脂環族聚酰亞胺。通用的(de)芳(fāng)香族聚酰亞胺的分子鏈中存在(zài)較大的共軛體係,可以形成電荷轉移絡合物(charge transfer complex,CTC),因此分子鏈(liàn)的剛性和分子間作用力較(jiào)大,導致其不溶、不熔、加工成型困難。並且芳香族聚酰亞胺的顏色較深和透(tòu)光率較差(chà),限製了(le)其在無色(sè)性能要求較高的微電子和光電子(zǐ)領域的應用。脂環族聚酰亞胺的分子中,脂環結構代(dài)替苯環結構有效(xiào)消除(chú)了CTC的形成,使得材料的加工性能(néng)和透明度大幅提高,因此脂環(huán)族聚酰(xiān)亞(yà)胺在液晶(jīng)顯(xiǎn)示、氣體分離和光敏材料(liào)等高科技領域有廣泛的應(yīng)用前景。
盡管脂環族(zú)聚酰亞胺具有(yǒu)廣泛(fàn)的應用前景,但是其工業化(huà)應用實例仍然較少,一(yī)方麵(miàn)是因為脂環族單體本身的合成難度較大(dà),另一(yī)方麵是因為脂環族聚酰(xiān)亞胺合成過(guò)程中易形成鹽而不能(néng)得到高分子量的聚合物。
芳香族聚酰亞(yà)胺具有優異的耐熱、耐化學腐蝕(shí)和力學性能(néng),但由於容易(yì)形成分子內和分子間(jiān)的(de)電荷轉移絡合物,因此芳香族聚(jù)酰亞胺通常顏色偏深,並且難溶(róng)於大(dà)部分溶劑導致加工性能較差。向聚酰亞胺分子中引入(rù)脂環結構能夠有效克服(fú)上述缺點,使得脂環(huán)族聚酰亞胺被(bèi)廣泛應用於(yú)透明柔性顯示、氣體分離膜、光敏材料和液晶取向膜等領域。
脂(zhī)環族單體在合(hé)成上均存在較大的難度,具有一定的技術門檻,目前國外公司壟斷了研究應用中的絕大多數單體的生產和銷(xiāo)售。脂環族聚酰亞胺無疑是一種技術含量高、附加值(zhí)高的新型材料。可以預(yù)見,隨著(zhe)市場需求(qiú)的不斷(duàn)增加(jiā),脂環族聚酰亞胺的研究將會受到學術界和工業界更多的關注(zhù),脂環(huán)族(zú)聚酰亞(yà)胺正麵臨著巨大的發展機遇。