聚酰亞胺是分子主鏈中含有酰亞胺結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子,具有優(yōu)良的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)腐蝕性及低介電常數(shù),被廣泛應(yīng)用于航天、航空、工程材料加工及微電子等領(lǐng)域。由于酰亞胺基團(tuán)的存在,其剛性較高,導(dǎo)致聚酰亞胺自身脆性大、加工性能差、流動(dòng)性和韌性較差,并且成型加工成本較高,一定程度上限制了聚酰亞胺的發(fā)展,因此研究人員對(duì)PI的研究從未間斷。
為改善聚酰亞胺的韌性、提高加工性能,研究人員從不同方面對(duì)聚酰亞胺進(jìn)行改進(jìn)研究。如:超支化、引入柔性基團(tuán),如醚鍵、羰基等、引入大側(cè)基,如芴基、引入非共面結(jié)構(gòu)、封端等。還可通過設(shè)計(jì)新型的二酐或二胺增強(qiáng)PI的韌性,提高斷裂伸長(zhǎng)率和加工性能。經(jīng)增韌改性的聚酰亞胺,其分子鏈柔順性提高,制品斷裂伸長(zhǎng)率增大,應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展。
超支化可提高分支度,降低分子鏈糾纏;柔性基團(tuán)可提高分子鏈的柔順性,增大分子鏈的活動(dòng)能力;新型二胺、二酐通過不同種類的組合可合成新性能PI;結(jié)構(gòu)改性,可減弱分子鏈的規(guī)整度,減少分子鏈間的共軛,也可以提高聚合物的韌性。
超支化可設(shè)計(jì)分子鏈的形狀,在分支上引入特定官能團(tuán),有效地調(diào)控分支度,提高其韌性;在聚酰亞胺主鏈中引入柔性鍵或柔性基團(tuán),可降低主鏈剛性,提高制品的斷裂伸長(zhǎng)率;研究人員設(shè)計(jì)的新型二胺、二酐通過不同種類的組合,可生產(chǎn)出不同性能的PI,也可達(dá)到增韌聚酰亞胺的目的;引入不對(duì)稱結(jié)構(gòu)或基團(tuán)可以降低苯環(huán)與聚酰亞胺分子鏈的共軛,降低分子鏈的剛性,提高韌性。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)高韌聚酰亞胺研究較薄弱,專門以增韌PI的研究較少,且提高幅度較低,仍存在改進(jìn)之處。
在未來增韌研究中可從以下3個(gè)方面入手:
(1)超支化與柔性基團(tuán)結(jié)合,在分支上接入盡可能多的醚鍵、羰基等柔性基團(tuán),**化利用超支化引出來的分支;
(2)超支化與二胺、二酐結(jié)合,將更多的支鏈引入到二胺、二酐上,生產(chǎn)超支化二胺或超支化二酐,再以此制備出高韌性的聚酰亞胺;
(3)設(shè)計(jì)新型二胺或二酐,將非對(duì)稱結(jié)構(gòu)或柔性基團(tuán)引入二胺或二酐,制備高斷裂伸長(zhǎng)率的聚酰亞胺。