聚酰亞胺,英文名稱Polyimide(Pt),是分子主鏈中含有酰亞胺基團(tuán)的芳雜環(huán)聚合物,其通式如下:
式中Ar及Ar’代表芳基。
聚酰亞胺總體上可分為縮合型聚酰亞胺和加成型聚酰亞胺兩類。而前者又可分為線型熱固性聚酰亞胺 (不熔不溶或可溶不熔)和熱塑性聚酰亞胺;而后者按反應(yīng)基團(tuán)的不同,有降冰片烯封端的,乙炔封端的,馬來(lái)酸酐封端的和苯并環(huán)丁烷封端的聚酰亞胺等,這一類聚酰亞胺基本上都屬于熱固性材料。
聚酰亞胺做為芳雜環(huán)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較好的品種之一。
近年來(lái),隨著宇航及超音速飛機(jī)等尖端技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)材料的使用提出了更高的要求,除了要求使用具有一般性能的合成材料外,還需要大量使用具有高耐熱性、同時(shí)又具有優(yōu)異綜合性能的合成材料。為了適應(yīng)這種需要,多年來(lái),耐熱性高聚物一直是人們研制開發(fā)的重要課題之一。其中,特別引人矚目的是在分子主鏈上含有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)單元的五元和六元雜環(huán)聚合物,現(xiàn)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系。其主要的研究方向是芳雜環(huán)聚合物,如聚酰亞胺、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑等。高分子結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地從線型到半梯形以至梯形,耐溫性逐漸提高。但是復(fù)雜梯形結(jié)構(gòu)高分子的合成煩瑣,后處理不便,在結(jié)構(gòu)中易存在缺陷(如雜質(zhì)、舞構(gòu)不完整),往往使其耐熱性難以實(shí)現(xiàn),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(shù)。而聚酰亞胺樹脂是一類半梯形結(jié)構(gòu)的耐熱商分子,合成簡(jiǎn)單,成蘆低,力學(xué)及電學(xué)性能等優(yōu)異。聚酰亞胺在六十年代初首先由美國(guó)“Du Pont”公司實(shí)現(xiàn)二業(yè)化。它自問(wèn)世以來(lái)一直為科學(xué)家所重視,如今已在各個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)月壬.且范圍不斷擴(kuò)展。事實(shí)上,在整個(gè)芳雜環(huán)聚合物中實(shí)現(xiàn)工業(yè)化且真正形成較大嚴(yán)量的,至今仍只有聚酰亞胺一種。
聚酰亞胺的發(fā)展經(jīng)歷了一段榧妥的時(shí)間。早在十九世紀(jì)末,人們就發(fā)現(xiàn)了**個(gè)芳雜環(huán)聚合物聚苯并咪唑,但篚{二它不溶不熔,成型困難,因此一直未能得到發(fā)展。1908年,Bogert和Rensho通過(guò)加熱4一氨基鄰苯二甲酸酐或4一氨基鄰苯二甲酸二甲酯,經(jīng)脫水或脫醇。言先制得了聚酰亞胺類環(huán)鏈聚合物。到四十年代前后,又相繼出現(xiàn)了含脂肪鏈的聚酰亞胺和聚=惡二唑等,但由于這些聚合物的熱穩(wěn)定性和耐水解性差,以及合成方法和成型不夠成熟,所以仍無(wú)法得到應(yīng)用。一直到五十年代末,才由“Du Pont”公司苣毛采用芳香族二胺和芳香族二酐的縮合反應(yīng),用二步法工藝合成了聚酰亞胺,并于196/-年正式實(shí)現(xiàn)了聚酰亞胺的工業(yè)化。其后,美國(guó)西屋公司和孟山都公司也陸續(xù)進(jìn)行了研置,除將聚酰亞胺用于絕緣材料、粘合劑和層壓制品外,又分別于1965年和1967年開發(fā)成功聚酰亞胺模壓制品。自此,聚酰亞胺作為耐熱工程塑料才真正得到迅速發(fā)展,并使整個(gè)虧雜環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物成為研究耐熱合成材料的主攻方向。蘇聯(lián)、日本、英國(guó)、法蓬、聯(lián)邦德國(guó)等許多國(guó)家也爭(zhēng)相對(duì)聚酰亞胺進(jìn)行研究,并先后實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。
為了改善以均苯四甲酸二酐(二酐)為原料制成的不熔性聚酰亞胺的成型加工性能及降低成本,從1965年開始,美國(guó)、日本和法國(guó)等國(guó)開發(fā)了一系列可熔性聚酰亞胺。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、醚鍵等制得的聚酰胺酰亞胺、聚醣豌亞胺和聚醚酰亞胺等。它們的耐熱性雖然略低于均苯型聚酰亞胺,但卻提高了溶解性,并可熔融成型,成本也有所下將。
另外,自1965年以來(lái),還出現(xiàn)了一系列加成型聚酰亞胺。例如法國(guó)羅納一普朗克公司開發(fā)的順酐型聚酰亞胺一雙馬柬爰亞胺,于1968年以Kinol、Kerimid的商品名開始生產(chǎn);另外,1968年美國(guó)THEW公司開發(fā)了NA酸酐封端基的加成型聚酰亞胺;1974年美國(guó)休斯飛機(jī)公司和美國(guó)海灣}石油化學(xué)公司開發(fā)了乙炔封端基的加成型聚酰亞胺。