005第五次课-聚酰亚胺.ppt

聚酰亚胺,聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物尤为重要非环状聚酰亚胺,具有最高的热稳定性和耐热性具有优越的综合性能相对于其他芳杂环高分子，比较容易合成已经合成了几千个品种，有十多个品种已经产业化有很广泛的应用面聚酰亚胺的特点,聚酰亚胺的性能,(1) 对于全芳香聚酰亚胺，按热重分析，其开始分解温度一般都在500℃左右由联苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达到600℃，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269℃的液态氦中仍不会脆裂3) 聚酰亚胺还具有很好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 ，而联苯型聚酰亚胺(Upilex S)达到500MPa作为工程塑料，弹性模量通常为3～4GPa ，纤维可达到280GPa，据理论计算，由均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达500GPa，仅次于碳纤维5) 聚酰亚胺的热膨胀系数在2105～3105/℃，联苯型可达106/℃，个别品种可达107/℃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给予聚酰亚胺以有别于其它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120℃，500h水煮6) 聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能；,(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，在血液相容性试验中为非溶血性，体外细胞毒性试验为无毒7) 聚酰亚胺具有很好的介电性能，介电常数为3.4左右8) 聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟率低聚酰亚胺的应用,(1) 薄膜：是聚酰亚胺最早的商品之一，用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料主要产品有杜邦的 Kapton 、宇部兴产的Upilex系列和钟渊的Apical透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底板2) 涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用3) 先进复合材料：用于航天、航空器及火箭零部件是最耐高温的结构材料之一例如美国的超音速客机计划所设计的速度为2.4M，飞行时表面温度为177℃，要求使用寿命为60 000h，据报道已确定50％的结构材料为以热塑性聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料4) 纤维：强度可达5-6GPa, 弹性模量可达250－300GPa，可与T700碳纤维相比，作为先进复合材料的增强剂、高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。

耐热纤维的性能,聚酰亚胺纤维与Kevlar纤维的比较,(5) 泡沫塑料：用作耐高温隔热材料(6) 工程塑料：有热固性也有热塑性，可以模压成型也可用注射成型或传递模塑主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料7) 胶粘剂：用作高温结构胶 (8) 分离膜：用于各种气体对，如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分离，从空气、烃类原料气及醇类中脱除水分也可作为渗透蒸发膜及超滤膜由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂性能，在对有机液体和气体的分离上具有特别重要的意义9) 光刻胶：有负性胶和正性胶，分辨率可达亚微米级与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜，可大大简化加工工序10) 在微电子器件中的应用：用作介电层进行层间绝缘，作为缓冲层可以减少应力，提高成品率作为保护层可以减少环境对器件的影响，还可以对-粒子起屏蔽作用，减少或消除器件的软误差聚酯（Polyester）聚对苯二甲酸乙二脂（PET）聚对苯二甲酸丁二脂（PBT）,主要内容：聚酯的简介聚酯的合成、分类聚酯的结构和性能聚酯的应用聚酯的改性,聚酯,主链上有-C(O)O-酯基团的杂链聚合物,带酯侧基的聚合物，如聚醋酸乙烯酯、纤维素酯类等，都不能称作聚酯聚酯分类：分脂族、芳族；饱和、不饱和；线形和体形。

线形芳族聚酯：如涤纶聚酯，用作合成纤维和工程塑料； 不饱和聚酯：主链中留有双键的结构预聚物，用于增强塑料 醇酸树脂：属于线形或支链形无规预聚物，残留基团可进一步交联固化，用作涂料涤纶是聚酯纤维在我国的商品名英文商品名称为Dacron，音译为的确良或达柯纶，又名Terylenc，音译为特丽纶简称为PET学名聚对苯二甲酸乙二醇酯其主要品种是聚对苯二甲酸乙二酯纤维，它是由对苯二甲酸或苯二甲酸二甲酯与乙二醇缩聚而成自50年代问世以来不过50年历史，但发展极为迅速，已成为合成纤维中产量最大的品种之一它的原料来源于石油工业中的甲苯和乙烯聚酯,,,,聚对苯二甲酸乙二酯（PET）,聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）,工业上涤纶树脂的合成 涤纶是聚酯的重要代表,它是重要的合成纤维和工程塑料 合成涤纶的原料是乙二醇和对苯二甲酸 当原料纯度很高时,可以用直缩法制备涤纶树脂 在原料纯度不很高的情况下,很难控制官能团物质的量,需用酯交换法制备涤纶树脂 工业上生产涤纶比较成熟的方法是酯交换法⑴ 对-苯二甲酸甲酯化 酸催化,对-苯二甲酸与甲醇酯化制备对苯-二甲酸二甲酯。

特别注意将苯甲酸一类单官能团化合物除尽 ⑵ 酯交换,在150℃～200℃下,使对-苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行酯交换制备对-苯二甲酸二乙二醇酯合成涤纶树酯有关的化学反应原理如下,对-苯二甲酸二乙二醇酯⑶ 涤纶树脂的合成 以三氧化二锑为催化剂,以对-苯二甲酸二乙二醇酯为单体进行均缩聚 为了控制缩聚物的相对分子质量加入单官能团化合物苯甲酸做官能团封锁剂聚酯化反应的平衡常数较小,K=4,缩聚反应的速度较低需要加催化剂,反应需在高温和高真空条件下进行,聚合体系始终保持熔融状态. 缩聚反应先在220℃、压力20kPa条件下进行进行预缩聚, 再于260℃～270 ℃、压力600Pa条件下进行缩聚,最后在280℃～285℃、压力 67Pa～133Pa和条件下完成缩聚此时,单体为a-R-a型,此时,原料的摩尔比对分子量的影响,乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比对分子量的影响,转化率对分子量的影响,转化率对酸值、分子量以及平均聚合度的影响,除去水分 使含水率批与批均匀，保证纤维质量均匀、提高结晶度、软化点,聚酯切片的干燥,未干燥聚酯切片,干燥聚酯切片,化学组成酯基（－COO－）和苯环。

大分子的聚合度一般在几百左右大分子结晶度为50%～60%左右大分子取向度较高，高低取决于后加工的拉伸倍数大分子排列状态可通过后加工来改变，即通过拉伸及丝条的冷却速度来改变其结晶度和取向度机械性质强伸度都比棉纤维高，普通型30-50MPa，伸长率30%～40%初始模量很高，在常见纤维中仅次于麻纤维弹性优良，在10%定伸长时的弹性恢复率可达90%以上，仅次于锦纶织物尺寸稳定性较好，织物挺括抗皱，保形性好耐磨性仅次于耐磨性最好的锦纶织物易起毛起球，且不易脱落,密度小于棉纤维而高于毛纤维，为1.39g/cm3左右染色性较差，染料分子难于进入纤维内部耐碱性较差，但对于酸的稳定性较好涤纶有很好的耐热性和热稳定性但涤纶织物遇火种易产生熔孔比电阻很高，导电能力极差，易产生静电，给纺织工艺的加工带来了不利的影响，同时由于静电电荷积累，易吸附灰尘涤纶有较好的耐光性，其耐光性仅次于腈纶加阻燃剂和防燃剂可改进PET 阻燃性和自熄性,PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，耐蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。

PET 有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好缺点是结晶速率小，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和改性，以玻璃纤维增强效果明显，可提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性但仍需改进结晶速度慢的弊病，可以采取添加型核剂和结晶促进剂等手段PET 按用途可分为纤维和非纤维两大类，后者包括薄膜、容器和工程塑料PET 在开发初期主要用于制造合成纤维（占PET 消耗量的70％左右）PET 还用来制造绝缘材料、磁带带基、电影或照相胶片片基和真空包装等PET 非纤应用的另一主要领域是制造充装饮料、食品等的中空容器其次，PET 还作为工程塑料用于电子、电器等领域，如仪表壳、热风口罩等其中尤以包装容器的发展最引人注目，现在已有20％以上的PET 用于包装材料，且呈逐年上升的趋势包装业已成为PET 的第二大用户，仅次于合成纤维PET 在汽水饮料包装材料上的成功应用是由于它的韧性和透明度，取向能力、极好的经济价值和高速度瓶加工技术的发展PET 饮料罐具有重量轻、耐碎、可重复利用性和很好的气密性能灌满的2 升PET 饮料瓶比相类似的玻璃瓶轻24％；空瓶重量是同型号玻璃瓶的1／10。

使其在从生产商到消费者的各环节中，节省劳动力、能源和成本PET 主要应用于汽水软饮料包装物PET 已近100％地占据2 升包装不回收容器市场，1．5 升、1 升、0．5 升和再小的PET 瓶也已得到广泛认可PET 薄膜通常是双轴取向，用作X 射线和其它照像胶片，肉和乳酪包装，磁带，电器绝缘，印刷板和部瓶包装袋PET 也用作工业胶带材料非结晶、未取向PET 薄膜和板材开始拓展用于成型容器、盘、发泡制品和饮料杯根据FDA 规范21CFR177-1630，PET 热塑性树脂和共聚酯是法定的用于食品接触的制品材料涤纶超有光仿人丝,涤纶短纤维,涤纶复丝线,涤纶短纤维,涤纶产品,在消费塑料包装物中，PET 包装物是最可回收利用的1990 年，回收PET 包装物约1350万磅，回收利用率20％在1993 年，回收了约4500 万磅，回收利用率30％目前在美国对PET容器的收集除现场收集外，已有超过3500 个路边市场收集点再生PET 用于纤维、热成型片材非食物包装物、带材和模塑共混物，其需求量很大再生PET也可解聚，生成原料用于制新的纯PET预计其需求将达到10 亿磅，且净化能力将跟上需求回收利用,1） 结构单元：,2） 性质： 结晶性塑料，呈乳白色，工程上常用玻璃纤维增强PBT作为结构材料。

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）,化学和物理特性: PBT是最坚韧的工程热塑材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性这些材料在很广的环境条件下都有很好的稳定性 PBT吸湿特性很小一般材料收缩率在1.5%~2.8%之间含30%玻璃添加剂的材料收0.3%~1.6%之间 由于PBT的结晶速度很高，因此它的粘性很低，塑件加工的周期时间一般也较低典型应用范围: 家用器具、电器元件开关、汽车工业部件等家用器具（食品加工刀片、真空吸尘器元件、电风扇、头发干燥机壳体、咖啡器皿等），电器元件（开关、电机壳、保险丝盒、计算机键盘按键等），汽车工业（散热器格窗、车身嵌板、车轮盖、门窗部件等）PBT,聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）,PTT即聚对苯二甲酸丙二醇酯是1，3一丙二醇(PDO)和对苯二甲酸( TPA)缩聚制成的芳香族聚合物PTT与PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)同属聚酯材料，以PTT聚合物为原料，采用熔融挤出纺丝可以生产各种PTT长丝和短纤维PTT纤维具有良好的使用性能和加工性能，它既克服了PET纤维的刚性和PBT纤维的柔性，又有聚酯和聚酰胺纤维的优点，特别是它良好的回弹性和较高的伸长率，已引起人们的关注，国外已把它列为21世纪的新型纤维材料之一。