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对聚酰亚胺的展望/Polyimide/Kapton®/Upilex®/Apical®

        聚酰亚胺Polyimide/Kapton®/Upilex®/Apical®)作为很有发展前途的高分子材料已经得到充分的认识,在绝缘材料中和结构材料方面的应用正不断扩大。在功能材料方面虽然已经有多种材料获得应用,但其潜力仍在发掘中。聚酰亚胺在发展了半个世纪之后仍未成为一个更大的品种的最主要原因是成本较高。但从化学的角度来看,聚酰亚胺的成本是可以降低的。降低成本的途径有两条:一是在单体合成及聚合方法上寻找途径;二是以聚酰亚胺的高性能来改进其他聚合物以发展一类新的性能比芳香聚酰亚胺稍低,但却高于被改进的聚合物的新品种。
        (1)单体的合成:聚酰亚胺的单体是二酐(四酸)和二胺。二胺的合成方法比较成熟,许多二胺也有商品供应。二酐则是比较特殊的单体,除了用作环氧树脂的固化剂外主要都是用于聚酰亚胺的合成。均苯四甲酸二酐和偏苯三酸酐可由石油炼制产品重芳烃油中提取的均四甲苯和偏三甲苯用气相和液相氧化一步得到。其它重要的二酐,如二苯酮二酐、联苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐等已由各种方法合成,但成本十分昂贵,例如六氟二酐每千克达到上万元。中国科学院长春应用化学研究所开发的由邻二甲苯氯代、氧化再经异构化分离可以得到高纯度的4-氯代苯酐和3-氯代苯酐,以这二种化合物为原料可以合成一系列二酐,其降低成本的潜力很大,是一条有价值的合成路线。
        (2)聚合工艺:目前所使用的二步法,一步法缩聚工艺都使用高沸点的溶剂,非质子极性溶剂价格较高,还难以除尽,最后都需要高温处理。PMR法使用的是廉价的醇类溶剂。热塑性聚酰亚胺还可以用二酐和二胺直接在挤出机中聚合造粒,不再需要溶剂,可以大大提高效率。用氯代苯酐不经过二酐,先与二胺合成双氯双酰亚胺,然后再以多种方法直接聚合得到聚酰亚胺,是一条很经济的合成路线。
        (3)用聚酰亚胺使其他聚合物高性能化:采用共聚、共混使聚酰亚胺与尼龙、聚酯、聚碳酸酯、环氧树脂等结合,这种改性的聚合物虽然已有一些品种获得了应用,但还远远没有达到应有的程度,从其潜力来说前景还是很光明的。
      除了上述与成本相关的问题之外,近年来对于异构聚酰亚胺的研究越来越引起人们的关注,有人称这类聚合物为“第二代聚酰亚胺”。因为由二酐和二胺的位置异构体获得的聚酰亚胺与传统的聚酰亚胺比较具有更高的玻璃化温度,较低的熔体黏度,同时又保持了高热氧化稳定性,优异的机械性能和电绝缘性能。某些异构体还具有形成大环的倾向。这方面的研究工作还仅仅处于开始阶段,相信不论在合成或性能研究上都将会取得更大的进展,尤其在功能材料方面的潜在可能性还远未认识。可以期望,由异构聚酰亚胺将会发展处更多的新型高分子材料。
    诚然,聚酰亚胺仍然还有许多问题需要解决,例如开发能够地位(如室温到200℃)固化、高温(300℃以上)使用的结构和固化方法,零双折射薄膜材料具有高导热率的材料及其他功能材料等。
    我们始终相信,随着合成技术和加工技术的进一步提高和成本的大幅度降低,具有优越综合性能的聚酰亚胺必将在未来的材料领域中占据更为突出的地位。







Kapton®是杜邦公司的註冊商標.
Upilex®是宇部兴产公司的註冊商標.
Apical®是钟渊公司的註冊商標.

 

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点击次数:   更新时间2014-07-24 14:52  【打印此页】   【关闭
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