[农林牧渔]聚酰亚胺.ppt

聚砜 聚芳醚酮 Journal of Power Sources 170 (2007) 20–27 Highly sulfonated poly(aryl ether ketone) block coplymers having a cross-linking structure Journal of Membrane Science 298 (2007) 48–55 Materials Science and Engineering B 157 (2009) 1–5 第一章 缩聚型聚酰亚胺的分 子设计与合成 聚酰亚胺（PI）是航空、航天工业发展的必需材料。1961年由美国DuPont 公司首先推出。 热塑性：聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺 非热塑性：全芳香聚酰亚胺 芳香型聚酰亚胺是一类重要的高性能聚合物，通常分为两种：加聚型聚酰亚胺和缩聚型聚酰亚胺 加聚型聚酰亚胺：双马来型、降冰片烯封端的聚酰亚胺低聚物（如美国宇航局的PMR-15）以及炔封端的聚酰亚胺低聚物（如美国Thermid系列产品）。这类聚酰亚胺较脆，但其固化后树脂作复合材料的基材，应用在电路印刷板、飞机、汽车、火车和近海采油平台。 缩聚型聚酰亚胺：芳香二酐与芳香二胺或脂肪二胺缩聚而得（均苯四酸二酐与4，4’-二氨基二苯醚缩合），单体选择范围广，可根据需要合成一些具有特定物理性质（如Tg 、Tm、韧性、模量及热膨胀系数等）的聚合物。用途：胶粘剂、纤维、分离膜 性能特点： 薄膜：（1）机械性能 温度 拉伸强度 断裂伸长 UPILEX-R 常温 2.45MPa 130% 300℃ 250% UPILEX-S 常温 3.92 (相当软钢的强度) 300℃ 2.18 -269℃ 仍具有很好的韧性，在广泛的温度范围内都具有优异的机械性能 聚酰亚胺具有十分诱人的性能： 高拉伸强度（172.4MPa） 高拉伸模量(2.96GPa) 极好的热稳定性(空气中300℃加热500h失重仅4.4%) 存在的问题: 加工性较差 分子水平上聚酰亚胺的结构改性 1）引入柔性结构单元 2）引入大的侧基 3）引入扭曲和非共平面结构 4) 通过共聚破坏分子对称性和重复规整度 1）引入柔性结构单元 在二酐或二胺单体中引入柔性结构单元可提高聚酰亚胺分子链的流动性 二酐或二胺单体中连接位置对聚酰亚胺的溶解性有显著影响：要邻位连接，聚酰亚胺溶解性好；间位次之；对位最差。 2）引入大的侧基 引入一个庞大的侧基可有效降低分子链作用力，但不破坏分子链的刚性，因而可提高聚酰亚胺的溶解性并同时保持了耐高温性质。 苯代二酐 在聚酰亚胺分子中引入极性取代基亦可改善基溶解性 不溶 溶于DMF 溶于DMF、DMAc、DMSO、NMP 均苯四酸酐（PMDA）是最小且刚性最大的二酐 R，R’：苯基、三氟甲基、三氟甲氧基、 3-三氟甲基苯基、 4-三氟甲基苯基 用均苯四酸酐（R为H）、聚合物只溶于 H2SO4或甲磺酸 3）引入扭曲和非平面结构 扭曲和非平面结构能防止聚合物分子链紧密堆砌，从而降低了分子间作用力，提高溶解性 3，3’，4，4’-联苯四酸酐 2，2’，3，3’ 联苯四酸酐 增大两个芳香环的二面角能够改善聚酰亚胺的溶解性。扭曲二胺：2，2’-双三氟甲基-4，4’ –联苯二胺， 2，2’-二甲基-4，4’ –联苯二胺，2，2’-二苯基-4，4’ –联苯二胺，2，2’-双（4-三氟甲基苯基）-4，4’ –联苯二胺 联苯的2，2’位引入取代基，在空间上迫使两个苯环取二面角较大的非平面构象。 同时含扭曲二酐和扭曲二胺的聚酰亚胺极易溶于丙酮和四氢呋喃中 与苯酐不同的是，这种萘酐对空气中水分呈惰性。在少量异喹啉存在下，BNDA与多芳香二胺在间甲酚 中于200℃，经一步法聚合可得到一系列聚酰亚胺，除了与对苯二胺的聚合产物是部分溶解外，其余所有聚酰亚胺地聚合过程中是完全溶解在间甲酚中，形成速度大于苯酰亚胺。 4）使用两种二酐或二胺的共聚反应 目的：破坏聚酰亚胺的分子结构对称性和重复规整度，降低链间作用力和结晶度 聚酰亚胺合成研究新进展 1）苯边四酸型聚酰亚胺-含弯曲单元 2）氨基酐化合物--AB型聚酰亚胺 手性二酐和二胺 Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry 2007：3748 Journal of The Electrochemical Society, 156 5 B628-B633 200