聚酰亚胺科普材料.docx

聚酰亚胺一、概述英文名：Polyimide ;简称：PI聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基团的芳杂环高分子化合物，可 分为均苯型PI、可溶性PI、聚酰胺-酰亚胺(PAI)和聚醚亚胺(PEI) 四类聚酰亚胺是目前已经工业化的高分子材料中耐热性最高的品 种，具有耐高温、耐低温、机械性能优越、耐有机溶剂、耐辐射、介 电性能良好、无毒等诸多特性，可以作为薄膜、涂料、塑料、复合材 料、胶粘剂、泡沫塑料、纤维、分离膜、液晶取向剂、光刻胶等产品， 被称为“解决问题的能手”，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、 液晶、分离膜、激光等领域在国家《新材料产业“十二五”发展规 划》中，聚酰亚胺被列为重点发展的先进高分子材料一、性能1、 全芳香聚酰亚胺按热重分析，其开始分解温度一般都 在500^ 左右由联苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达 6oor，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一2、 聚酰亚胺可耐极低温，如在- 2691的液态氦中不会脆裂3、 聚酰亚胺具有优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上，均苯型聚酰亚胺的薄膜(Kapton )为170Mpa以上， 而联苯型聚酰亚胺(Upilex S)达到400Mpa。

作为工程塑料，弹性 膜量通常为3 - 4Gpa，纤维可达到200Gpa，据理论计算，均苯四甲酸 二酐和对苯二胺合成的纤维可达500Gpa，仅次于碳纤维4、一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一般的品 种不大耐水解，这个看似缺点的性能却使聚酰亚胺有别于其他高性能 聚合物的一个很大的特点，即可以利用碱性水解回收原料二酐和二 胺，例如对于Kapton薄膜，其回收率可达80%-90%改变结构也可 以得到相当耐水解的品种，如经得起1201, 500小时水煮5、 聚酰亚胺的热膨胀系数在2x10-5-3x10-5/1，南京岳子化工 YZPI热塑性聚酰亚胺3x10-5/1，联苯型可达10-6/r，个别品种可达 10-7/°C6、 聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能,其薄膜在 5x109rad 快电 子辐照后强度保持率为9 0%7、 聚酰亚胺具有良好的介电性能,介电常数为3.4左右,引入 氟,或将空气纳米尺寸分散在聚酰亚胺中,介电常数可以降到2.5左 右介电损耗为10-3,介电强度为100 - 300KV/mm,广成热塑性聚酰 亚胺为300KV/mm，体积电阻为1017Q®这些性能在宽广的温度范 围和频率范围内仍能保持在较高的水平。

8、 聚酰亚胺是自熄性聚合物,发烟率低9 、 聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少10、聚酰亚胺无毒,可用来制造餐具和医用器具,并经得起数千 次消毒有一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性,例如,在血液相 容性实验为非溶血性,体外细胞毒性实验为无毒二、合成工艺聚酰亚胺品种繁多、形式多样,在合成上具有多种途径,主要包 括一步法、二步法、三步法和气相沉积法4 种一步法是二酐和二胺在高沸点溶剂中直接聚合生成聚酰亚胺 , 即单体不经由聚酰胺酸而直接合成聚酰亚胺为了提高聚合物的分子 量, 应尽量完全脱去水份通常采用带水剂进行共沸以脱去生成的水; 或使用异氰酸酯替代二胺和生成的聚酰胺酸盐在高温高压下聚合二步法重在解决聚酰胺酸溶液的稳定性 , 其生产方法有聚酰胺 酸烷基酯法、聚酰胺酸硅烷基酯法等采用此法是使二酸和二酐反应 生成聚酰胺酸, 然后再转化成聚酰亚胺或异酰亚胺, 其代表产品是 均苯四酸二酐型聚酰亚胺三步法是经由聚异酰亚胺得到PI的方法聚异酰亚胺结构稳定， 作为 PI 的先母体，由于热处理时不会放出水等低分子物质，容易异 构化成酰亚胺，能制得性能优良的PI聚异酰亚胺是由PAA在脱水 剂作用下脱水环化而成。

然后在酸或碱等催化剂作用下异构化成PI， 此异构化反应在高温下很容易进行聚异酰亚胺溶解性好玻璃化转 变温度较低．加工性能优良这种方法比较新颖，正受到广泛关注气相法主要用于制备聚酰亚胺薄膜, 反应是在高温下使二酸酐 与二胺直接以气流的形式输送到混炼机内进行混炼 , 制成薄膜, 这 是由单体直接合成聚酰亚胺涂层的方法聚酰亚胺的合成工艺中以聚 异构化生成聚酰亚胺较为新颖 , 由于聚酰亚胺为不溶不熔性材料 , 难于进行加工, 为此通常采用先在预聚物聚酰亚胺阶段加工 , 但由 于在高温下进行, 亚胺化时闭环脱水易使制品产生气孔, 导致制品 的机械性能和电性能下降, 难于获得理想的产品, 作为聚酰亚胺预 聚体的聚异酰亚胺, 它的玻璃化温度低于对应的聚酰亚胺由于热处 理时不会放出水份, 容易异构化成聚酰亚胺 , 因此用聚异酰亚胺代 替聚酰亚胺酸作为聚酰亚胺的前身材料, 可制成性能优良的制品四、市场情况据不完全统计，目前世界上聚酰亚胺的主要生产厂家约有 50 家 左右，主要的生产厂家有美国杜邦公司、日本三井东亚公司以及日本 宇部兴产公司等专家预测，世界对聚酰亚胺的需要将以每年 6%的 速度递增，预计 2012 年总消费量约为 8 万吨。

美国、欧洲、日本是 世界上聚酰亚胺最主要的消费市场目前，聚酰亚胺在各个国家和地 区消费构成有所不同，美国主要消费领域是塑料，占消费量的80%左 右；欧洲主要消费领域是包线漆，占消费量的70%〜80%;日本主要 消费领域是薄膜和塑料，合计占消费量的 95%左右我国的 PI 产品中，主要是薄膜其它纤维和热塑性塑料等产品 正处于产业化阶段国产 PI 薄膜产品较为低端，主要应用于绝缘材 料领域，包括机车、电机、核电设备绝缘、耐高温电线电缆、扬声器 音圈骨架、电磁线、耐高温导线、耐高温压敏胶带、绝缘复合材料等， 这些领域对PI薄膜质量要求不高，价格也较低目前，我国高端PI 薄膜产品主要依赖进口，例如，柔性覆铜板（FCCL ）是广泛应用于电 子工业、汽车工业、信息产业和各种国防工业所用挠性印刷电路板（FPC ）的主要材料在该领域，PI薄膜主要用做绝缘基膜，此外还 可用做 FPC 高温胶带我国 3G 通讯、信息家电及汽车电子等方面的 高速增长，都成为了推动国内 FCCL 市场发展的动力然而，我国 FCCL 领域应用的PI薄膜85%以上依赖进口，年进口量为1000吨左右五、我国聚酰亚胺发展缓慢的主要原因1 、原料不足，技术落后。

生产聚酰亚胺的主要原料为均苯四甲 酸二酐，生产均苯四甲酸二酐的主要原料为均四甲苯，国内均四甲苯 的产量有限，无法满足大批量生产均苯四甲酸二酐的需要并且由于 技术原因，均苯四甲酸二酐生产成本太高，国际上约 1.2-1.4吨均四 甲苯生产 1 吨均苯四甲酸二酐，而我国目前最好技术的厂家约 1.6-2.0 吨均四甲苯生产 1 吨均苯四甲酸二酐，即便如此，国产均苯 四甲酸二酐的纯度也与国际先进水平有较大差距2、国内大多数企业需求意识传统，使应用面限制在一个范围， 习惯性先用国外产品或见到国外产品后再在国内寻求各企业需求来 自于企业的下游客户需求，信息反馈及信息来源渠道不畅，中间环节 多，正确信息走形量大。