聚酰亞胺,英文名稱Polyimide(Pt),是分(fèn)子主(zhǔ)鏈中含(hán)有酰亞胺基團的芳雜環聚合物,其通式如下:
式中Ar及Ar’代表芳基。
聚(jù)酰亞胺總體上可分為縮合型聚酰亞(yà)胺和加成型(xíng)聚酰亞胺兩類(lèi)。而前者又可分為線型(xíng)熱固性聚酰亞(yà)胺 (不熔不溶或可溶不(bú)熔(róng))和熱塑性聚酰亞(yà)胺;而後者按反(fǎn)應基團的不同,有降冰片烯(xī)封端的,乙炔封端的,馬來酸酐封端的和苯並環丁烷封端的聚酰亞胺等,這一類(lèi)聚酰亞胺(àn)基本上都屬於熱固性材料。
聚(jù)酰亞胺做為芳雜環聚合物,在耐熱工程塑料中占有極為重要的地位,是目前工程塑料中耐熱性比(bǐ)較好的品種之一。
近年(nián)來,隨著(zhe)宇航及超音速飛機等尖端技術的迅速發展,對材料(liào)的使用提出了(le)更高的要求,除了要求使用具有(yǒu)一般性能的合成材料外,還需要大(dà)量使(shǐ)用具有高耐熱性、同時又具有優異綜(zōng)合性能的合成材料。為了適應這種需要,多年來(lái),耐熱性高聚物一直是人們研製開發的重(chóng)要課題之一。其(qí)中,特別引人矚目的是在分子主鏈上含有穩定結構單元的五元和六元雜環聚(jù)合物(wù),現在已經(jīng)成為具有突出耐熱性和綜合性能的聚合物的一大體係。其主要的研究方向是芳雜環聚合物,如聚酰亞胺、聚苯並咪唑、聚苯並噻唑等。高分子結構也相應(yīng)地從線型到半(bàn)梯形以至梯形,耐溫性逐漸提高。但是複雜梯形結構高分子的合成煩瑣,後處理不便,在結構中易存(cún)在缺陷(如雜質、舞構不完整),往往使(shǐ)其耐熱性難以(yǐ)實現,且成本很高,因此真正具有使用性的麗苣熱高分子屈指可數。而聚酰(xiān)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(dī),力學及電學性能等優異(yì)。聚酰亞胺在六十年(nián)代初首先由美國“Du Pont”公司實現二業化。它自問世以(yǐ)來一直為科學家所重視,如今已在各個領域獲得廣泛的應(yīng)月壬.且範圍不(bú)斷擴展。事實(shí)上,在整個(gè)芳雜環聚(jù)合物中實現工業化(huà)且真正形成較大嚴量的,至(zhì)今仍隻有聚酰亞胺一種。
聚酰亞胺的發展經曆了一段榧妥的時間(jiān)。早在十九世紀末,人們就發現了**個芳雜(zá)環聚合物聚苯並(bìng)咪唑,但篚{二它不溶不熔,成型(xíng)困難,因此一直未能得到發展。1908年,Bogert和Rensho通過加熱4一氨基鄰苯二甲酸酐或4一氨基鄰苯二(èr)甲酸(suān)二甲酯,經脫水或脫醇。言先製得了聚酰亞胺類環鏈聚合物。到四十年(nián)代前後,又(yòu)相繼出(chū)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和耐水解性差,以及(jí)合成方法和(hé)成型不夠成(chéng)熟,所以仍無法得到應用。一直到(dào)五十年代末,才由“Du Pont”公司苣毛采用芳香族二胺和芳(fāng)香族二(èr)酐的縮合反應,用二步法工藝(yì)合成了聚酰亞胺,並於196/-年正(zhèng)式實現了聚酰亞(yà)胺的工業化。其後,美國西屋(wū)公司和(hé)孟山都公司也陸續進行了研置,除將(jiāng)聚酰亞胺用(yòng)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(zuò)為耐熱工程塑(sù)料才真正得(dé)到迅速發(fā)展,並使整個虧雜環結構的聚合物成(chéng)為研究耐熱合(hé)成材料的主攻方向(xiàng)。蘇聯、日本、英國(guó)、法蓬、聯邦德國等許多國家也爭相對聚酰亞胺進行(háng)研究(jiū),並(bìng)先後實現了工業化。
為了改善以均苯四甲酸二酐(二酐)為原料製成(chéng)的不熔性聚(jù)酰亞胺的成型加工性能及降低成本,從(cóng)1965年開始,美國、日本和法國(guó)等國開發了一係列可(kě)熔性(xìng)聚酰亞胺。如以二苯醚四酸二酐為原料的醚匿型聚酰亞胺,以及在聚酰亞胺分子中引入酰胺鍵、酯鍵、醚鍵等製得的聚酰(xiān)胺酰亞(yà)胺、聚醣豌亞胺和聚醚酰亞胺等。它們的(de)耐熱性(xìng)雖然略低於(yú)均苯型聚酰亞胺(àn),但卻提高了(le)溶解性,並可(kě)熔融成型,成本也有所下(xià)將。
另外,自(zì)1965年以來,還出現了一係列加成型(xíng)聚酰亞胺。例如法國羅納一普(pǔ)朗克公司開發的順酐型聚酰亞(yà)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年美國THEW公司開發了NA酸酐封端基(jī)的加成型聚酰亞胺;1974年美國(guó)休斯飛機公司和美國海灣}石油化學公司開發了乙炔封端基的加成型聚酰亞(yà)胺(àn)。