耐热芳杂环聚合物
E
F
齐聚苯的熔点
苯环数目 3 4 对位 213 320 熔点 ℃ 间位 85 85－86 邻位 57 118
5
6 7
395
475 545
112
147－148 －
－
216－217 －
8
－
129－131
312－320
齐聚苯醚的性能
熔点，℃
O ( O )n
沸点，℃
分解温度 ℃
对位 间位
对位
间位
对位 间位
聚苯并 噻唑
S N
O N N
N S
O N N
1960 未产业 化
聚噁二 唑
聚喹噁 啉 聚喹啉
Ph
N Ph
1960 未产业 化
1960 未产业 化 1960 未产业 化 1960 数万吨
Ph N O
N N
N N
Ph
聚酰亚 胺
O N O
O N O O
芳杂环聚合物已经成为不可替代的材料
• 是最主要的H级乃至C级的绝缘材料 • 特种工程塑料不仅是“金属的代用品” 而实际上是一类崭新的材料 • 作为先进复合材料的基体树脂，是环氧 树脂后的唯一可用的材料 • 作为功能高分子材料的潜力无限：导电、 分离膜、场致发光材料、光刻胶、液晶 取向剂等
O C O O O
液晶聚合物LCP－聚芳酯的合成
HO COOH + HOOC COOH + HO OH
365¡ æ
Ac2O
OC
O
x
OC
CO y
O
O
z
COOH HO
+ HO
COOH
Ac2O 310℃
CO O x
O
CO y
聚芳香酰胺的合成
ClOC COCl + H2N NH2
DMAC
OC
COHN
NH
芳杂环聚合物发展的推动力
芳杂环聚合物是由美国和前苏联 在1950年代中期发展起来的一类 耐热高分子材料 • 当时超音速航空和航天器需要高 强、耐热、轻质的材料
飞行器速度和表面温度的关系
800
600
È/oC ¶ Î
400
200
0
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
ËÙ¶ È/Mach
由于材料重量的减轻而显示的经济效果 (每减少一公斤重量所得到的效益，美元） 地面车辆 小飞机 直升飞机 波音747 近地卫星 同步卫星 航天飞机 2.5 60 100 450 2,000 20,000 30,000
芳杂环聚合物的耐热限度
• TGA的最高分解温度为600℃左右，但实 际上在400℃就开始变化，如脱氢，产生 游离基而交联。 • 线性聚合物不一定是热塑性的。 • 可注射成型的聚合物的最高Tg应在250℃ 左右。加工温度也难以超过400℃ • 要提高使用温度还是要使高分子交联。
对于使芳杂环聚合物交联 的活性基团的要求
聚苯并咪唑的合成
H2N H2N NH2 + NH2 O PhO C O C OPh
360℃
H N N N N H
聚苯并噁唑的合成
HO H2N OH
.2HCl
O + HO C
O C OH
NH2
口 恶
85%多聚磷酸
O
O
N N 聚苯并恶唑（PBO）
聚苯并噻唑的合成
O HS H2N SH 2 HCl NH2 + PhO C O C OPh 二甲基苯胺 S N S N
O C
O
600
H N
H N
520
290 300 270
H C N
390－ 500
410－ 480 390－ 470 300－ 390
53.2
42.4 31.4 33.8
O C
H C N
O
470 470 430
O C
O C
H N
H N
O C
O C
H N
H N
聚芳酯的软化点
聚芳酯
O C O C O O
S
S
474
二苯基二苯氧 基硅烷 三苯基对称三 嗪
O Si O
470－490
N N N
467
8－苯基喹啉
N
466
均苯四酰苯 二亚胺 间五苯四醚
O
O N O
O
O N O
O O
<456 455
二苯甲烷
二茂铁 三苯基氧膦
CH2
454
454 454
Fe
P O
吩嗪 1,1'-联萘 异喹啉
N N
452-465 452 438－463
0 1
280 68 48
260 385 372
530 >410 409
2
3 4 5
110 －15 462 480 446 148 4.5 536 536 442 174 14 445 625 411 21 690 － － －
446
464 450 450
芳香聚酰胺的耐热性
聚酰胺 熔点 ℃ 软化点 ℃ 分解温度 分解活化能 ℃ 千卡/摩尔
化学热稳定性和物理耐热性
• 化学热稳定性是指聚合物的分解温度， 通常用热失重曲线的开始分解温度(Td)， 失重5％ (T 5%)或失重10％(T 10%)及在高 温（800－1000℃）剩炭率来表示。
• 物理耐热性是指聚合物的最高使用温度， 用玻璃化温度(Tg)或软化温度(Ts)来表 示。
一些芳杂环化合物的分解温度
N
2,2’-二苯 基苯并二 咪唑 1,2-苯基 四氟乙烷
N N H
N N H
432
CF2CF2
427-440
二苯乙炔
1,2-二苯乙 烯 1,3-苯基二 酞酰亚胺 1,2-二苯乙 烷 对三苯二 硫醚对三 苯二硫醚
S
C C
421
418
O N O
CH CH
O N O
390 382 365
CH2CH2
S
对苯二酰 苯胺
芳香族 耐热高分子 功能高分子
药物 染料
聚合物的玻璃化温度和熔点
聚合物 尼龙 6 Tg，℃ 45 Tm，℃
聚苯硫醚
聚苯乙烯
85
100
285
聚四氟乙烯
聚醚醚酮 聚碳酸酯 聚苯醚 聚芳砜 聚酰亚胺
120
143 150 190 220 可以高至500
—
340
—
多数为非晶态， Aurum 为385
1960 年代以来发展起来的芳香，杂环聚合物 芳环聚合物 聚苯 聚苯硫醚 聚醚砜 聚醚酮 芳香聚酰胺 芳香聚酯（LC P） 杂环聚合物 聚苯并咪唑 聚苯并恶唑 聚苯并噻唑 聚喹恶啉 聚喹啉 聚酰亚胺
耐热芳杂环聚合物
什么是耐热芳杂环聚合物
• 芳杂环高分子是指大分子的主链是由苯 环、萘环等芳环和/或杂环及一些连接基 团，如－O－、－S－、－CO－、－SO2－、 －CH2－、－C(CH3)2－、—C(CF3)2—、－ COO－、－CONH－等或仅仅以单键连接方 式组成的高分子化合物。 • 许多芳杂环聚合物是功能高分子材料， 耐热性不是其主要指标
O N O
氰基
C N
异氰酸酯 氰酸酯
乙炔基 苯炔基
N C O
O C N
C CH
C C
双苯撑 Biphenylene 苯基三氮烯
N N N
R R
2,2-对环芳烃
..
X=
NH2 ,
CONH
NH2
CH2
CH2
X
N N N
R R
. . + N2 + R N R
H + R N R
能够发生三聚成环的基团 和可能形成的环的结构
聚醚砜
O O S O
聚醚酮
O C O O
1980 1970
O
聚酯
O C O C O CH3 C CH3
液晶聚 酯
O C
O C O
O C O O
1980
千吨级
聚芳香 酰胺
聚苯并 咪唑
O C
O C NH NH
1970
杂环高分子
数千吨
H N N
N N H
O N
1960
小批量
聚苯并 噁唑
O N
1960
百吨级
n
烯丙基镍 Me3SiO OSiMe3
(1) TBAF (2) Ac2O,Py H3COCO OCOCH3
加热 酸催化剂
聚苯的合成
R Cl Cl [Ph3P]2NiCl2 DMAC R
R =
C CH3 , O
C O
,
C OR' O
R' = 烷基，芳基
聚苯硫醚的合成
Cl
Cl
S8 / Na2CO3 300－350℃
软化点，℃ 500
O C
O C O O
300
280 240
O C
O C
O C
O C O O
O
O
耐热高分子的结构设计规律
• 1. 在芳杂环链中尽量采用最强的化学键； • 2. 采用的结构在使用条件下不会发生重 排； • 3.最大限度地采用共振结构； • 4. 所有的环状结构应当具有正常的键角； • 5.尽可能地采用重键。
S
聚砜的合成
SO2Cl + Lewis 酸 SO2
亲电取代反应
_ OM
+
X
SO2
X
MX
O
SO2
亲核取代反应
聚酰亚胺PI
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Kapton,宇部兴产的Upilex系列和钟渊Apical。 透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版。 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60000h，据报道已确定50%的 结构材料为以热塑型聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料， 每架飞机的用量约为30t。
聚 酰 亚 胺 的 发 展 简 史
1. 1908年，PI聚合物开始出现报道，但本质未被认 识，因此不受重视。 2. 40年代中期出现一些专利。50年代末制得高分子 量的芳族聚酰亚胺，标志其真正作为一种高分子 材料来发展 3. 60—80年代，由美杜邦公司、Amoco公司、通用电 气公司及法罗纳-普朗克公司为代表先后开发出一 系列的模制材料和聚合体，如聚醚酰亚胺(PEI) , 并于1982 年正加成型聚酰亚胺、热塑性聚酰胺。 缩合型聚酰亚胺式以Ultem商品名在国际市场上 销售。 4. 1997年日本三井东压化学公司报道了全新的热塑 性聚酰亚胺(Aurum)注塑和挤出成型用的粒料。
6、聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在 5×109rad快电子辐照后强度保持率为90％。
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 1017Ω/cm。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。
第三章7聚酰亚胺
(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，每架飞机的用量约为30t。
聚酰亚胺polyimideOONN NhomakorabeaO
O
聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类芳杂环 聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物尤为 重要。简称PI.
非环状聚酰亚胺
O R'' O R C N C R'
聚酰亚胺的特点
• 具有最高的热稳定性和耐热性,是工程塑料中耐热 性能最好的品种之一。
• 是由美国杜邦公司于20世纪60年代初工业化生产 的。
耐化学药品性能
耐油、耐有机溶剂、耐酸，但在浓硫酸和发 烟硝酸等强氧化剂作用下会发生氧化降解， 且不耐碱。
在碱和过热水蒸气作用下，会发生水解。
其他性能
聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在 5109rad剂量辐照后，强度仍保持86％，一种聚 酰亚胺纤维经11010 rad快电子辐照后其强度保 持率为90％。 聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟率低。 聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。 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。
优良，拉伸强度、弯曲强度以及压缩 强度都比较高。
还具有突出的抗蠕变性，尺寸稳定性， 非常适合与制作高温下尺寸精度要 求高的制品。
性能---热性能
PBO是聚对苯撑苯并二恶唑Poly(p-phenylene-2
超纤维 PBO1．PBO简介PBO是聚对苯撑苯并二噁唑Poly(p-phenylene-2,6-benzoxazole)的简称，它是一种直线型聚芳杂环液晶聚合物分子，其分子化学结构为下式如下：PBO最初是由美国空军材料实验室于上个世纪70年代作为一种耐高温性能的材料进行开发的，但是一直受到合成工艺的限制，不能合成大分子量的PBO聚合物，其优越的性能也难以体现出来。
直到80年代中期，由DOW化学公司开发出了一种新的单体合成、聚合及纺丝技术，1991年又与东洋纺织公司开始联合研究开发PBO 纤维，并于1995年，由东洋纺织公司在DOW化学公司的专利许可下开始了试生产，1998年10月开始商业化生产，注册商标为Zylon[1]。
然而，作为具有特种用途的高性能纤维，PBO作为军需品只有在欧美和日本销售，对我国禁销，价格也比较昂贵，高达到2700元／千克。
目前，我国很多军工单位都需要这种材料，因此，有必要建立自己的PBO生产线。
为了填补国内这一空白，我国已有多家单位，如华东理工大学、哈尔滨工业大学、东华大学、上海交通大学等进行了PBO聚合和纤维制备的研究。
其中，上海交通大学印杰研究小组和东华大学刘兆峰研究小组的联合研究团队近期取得了可喜进展。
他们在实验室进行了PBO的聚合并成功纺丝得到PBO纤维，通过了有关部门组织的鉴定[2]。
2．PBO的结构及其性能2.1 PBO的结构PBO分子的内部结构较特殊。
对PBO分子链构象的分子轨道理论计算结果表明：PBO分子链中苯环和苯撑苯并二噁唑环是共平面的。
从空间位阻效应和共扼效应角度分析，PBO纤维分子链间可以实现非常紧密的堆积，而且由于共平面的原因，PBO分子链各结构成分间存在更高程度的共轭，因而导致了更高的刚性。
刚性链聚合物纤维由于其芳香主链、刚性分子链节和高度有序而有很高的热稳定性，加之PBO纤维主链上杂环的存在而使得其耐热性比PPTA纤维高出100℃左右；同时，PBO的大分子中刚性的苯环及杂环是几乎与链轴共轴的，在拉伸变形时，应变能直接由刚性对位键和环的变形而消耗，而PPTA的分子链是锯齿构型的，链键向链轴倾斜，这样，拉伸应变能部分用于苯环的重新取向上而导致其模量不如PBO纤维。
影响胶带粘接性能的环境因素
粘接接头必须承受外力的作用，也要经受使用环境因素的考验，如温度、湿度、化学介质、户外气候等都会影响粘接强度。
胶粘剂如果在恶劣环境下使用，应该做环境的模拟试验，ASTM标准环境试验方法有：ASTM D896；ASTM D2295；ASTM D1151；ASTM D2557；ASTM D1828；ASTM D4299；ASTM D1829；ASTM D4300。
胶粘剂在两种曝露条件下的老化实验有：（1）典型的实验室加速老化；（2）典型的大气老化。
有人认为工加速老化试验能排列胶粘剂的耐水性和环境对内聚强度影响的顺序。
然而，通常的户外大气老化试验是以金属界面耐腐蚀能力排列胶粘剂顺序的[3]。
1.高温所有曝露于高温环境下的聚合物，都会发生某种程度的降解，经高温试验后，力学性能降低。
在热老化时，力学性能也有降低。
最新研制的一些聚合物胶粘剂，能耐260--310°C的高温。
对于耐高温的胶粘剂来说，熔点或软化点一定要高，且应抗氧化。
热塑性胶粘剂室温下能获得良好的粘接效果，然而，一旦使用温度达到胶粘剂的玻璃化温度，就会造成胶层变形，使内聚合强度降低。
热固性胶粘剂没有熔点，由大分子高度交联的网络构成，多数都适合在高温下使用。
热固化的关键问题是因热氧化和高温分解引起的强度降低速率[1]。
耐高温胶粘剂通常具有刚性的高分子结构，很高的软化温度和稳定的化学基团。
这些都给粘接工艺带来困难。
故只有为数不多的热固性胶粘剂能在177°C高温下长期使用[1]。
1．1 环氧树脂类环氧树脂胶粘剂一般仅适用于121°C以下的温度，有些能在260°C下短期工作，有的可在149--260°C下长期使用。
这些胶粘剂是在其中加入热稳定性的环氧树脂或高温固化剂，专门为高温环境配制的。
耐高温的环氧树脂是酚醛环氧树脂，由于兼具了酚醛树脂优良的热稳定性与环氧树脂良好的粘附性，而使胶粘剂能在371°C下短期工作，在177°C下连续使用[1]。
3芳杂环类聚合物纤维
公制 1.7dtex 2.4dN/tex 28.0dN/tex 28.0% 28.0% 0.25% 1.43g/cm3 15%
沸水收缩率 205℃干热收缩率
比热
限氧指数(LOI) 表面比电阻 （65%RH,21℃）
＜1.0% ＜1.0% 0.3BTU/Ib°F ＞41%
＜1.0% ＜1.0% 1.0K/kg℃ ＞41% 1×1010Ω/cm
压缩变形单向纤维/环氧树脂复合材料SEM结果
PIPD纤维初始模量远高于其它高性能纤维，并且具 有较高的压缩强度，可进行编织、针织及无纺加工 等，其纤维复合材料具有良好的韧性和抗冲击性能 。
纤维
拉伸强度，GPa 断裂伸长，% 初始模量，GPa 压缩强度，GPa2 压缩应变，%2 密度，g/cm3 回潮率，% 空气中热降解起 始温度，℃
图10-23 PBI干法纺丝工艺示意图
PBI纤维耐热抗燃性好，但在火焰中会发生收缩， 因此拉伸后的纤维还需用硫酸进行稳定化处理，在纤维 大分子中形成咪唑环结构的盐，热处理时这种盐发生结 构重排，在苯环上形成磺化基团，使纤维结构更加稳定。
2． 纤维结构与性能 通常的PBI 是无定形聚合物，但在高温下用苯酚或
3. 应用及发展前景
• 如何合成更高相对分子质量的PBO； • 改进和完善纤维成形技术和工艺过程，降低PBO 纤维的生产成本； • 纤维表面处理技术； • 纤维结构与性能的关系等; • 将在航空、航天等特殊工业领域得到广泛的应用； • PBO纤维的出现带来了新型有机纤维的革命，也为 21世纪人造超级纤维的开发创造了良好的开端。
酸或碱 硫酸 硫酸 盐酸 硫酸
浓度(%) 50 50 35 10
温度(℃) 30 70 30 70
时间(h) 144 24 144 24
聚酰亚胺的结构与性能分析及运用
聚酰亚胺的结构与性能分析及运用李名敏 051002109摘要：聚酰亚胺作为一种特种工程材料，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。
近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。
聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识。
本文介绍了其基本结构与性能及应用。
关键词：聚酰亚胺；工程塑料；聚合物；结构与性能；应用；结晶度；共轭效应；分子量1 引言聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，英文名Polyimide(简称PI) ，是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一。
PI作为一种特种工程材料，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。
近来，各国都在将PI的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。
聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是"解决问题的能手"，并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"[1]。
2 聚酰亚胺的基本结构聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物。
均苯型聚酰亚胺是以均苯四甲酸二酐与二胺基二苯醚采用非均相悬浮缩聚法，首先合成出聚酰胺酸(PA酸)再经加热脱水、环化(亚胺化)反应，即得到聚酰亚胺[3]。
其亚胺化化学反应式通常为：在主链重复结构单元中含酰亚胺基团，芳环中的碳和氧以双键相连，芳杂环产生共轭效应，这些都增强了主键键能和分子间作用力。
3 聚酰亚胺的基本结构与性能的关系3.1热性能主链键能大，不易断裂分解。
耐低温性好，很低的热膨胀系数。
聚酰亚胺大量用于薄膜，突出特点是耐热性好。
在250℃下，可连续使用70000h以上。
在200℃时拉伸强度达98MPa(1000Kgf／cm2)以上；在300℃经1500h的热老化后，其拉伸强度仍可保持在初始值的2／3以上[5]。
聚合物的热性能
提高聚合物的结晶性
NORTH UNIVERSITY OF CHINA
对于高分子凝聚态结构的研究表明，结构规整的聚合物 以及那些分子间相互作用（包括偶极相互作用和氢键作 用）强烈的聚合物均具有较大的结晶能力。 在高分子主链或侧基中引入强极性基团，或使分子间形 成氢键，都将有利于聚合物结晶。聚合物分子链间的相 互作用越大，破坏聚合物分子间力所需要的能量就越大， 熔融温度就越高，因此若在主链上引入醚键、酰胺键、 酰亚胺键、脲键或在侧基上引入羟基、氨基、腈基、硝 基、三氟基等都能提高结晶聚合物的熔融温度。
进行交联
NORTH UNIVERSITY OF CHINA
交联聚合物由于链间化学键的存在阻碍了分子
链的运动，从而增加了聚合物的耐热性。例如 辐射交联的聚乙烯耐热性可提高到250℃，超过 了聚乙烯的熔融温度。交联结构的聚合物不溶 不熔，除非在分解温度以上才能使结构破坏。
因此，具有交联结构的热固性塑料，一般都具
芳杂环高分子
C H C N
C H C
C H
2
C H C
C H2
C H C N N N N
N
N
N
O O O
O H2N O O ＋ H2N NH2 NH2 N
O
O N O H2N N NH2
O
O NH2 N N O O N N N N
O
O
O N N
追求更高的Tg 追求更高的
O Cl Cl O Cl ＋ Cl H2N NH2 H2N NH2
260 385 372 462 480 536 536 445 625 － 690
530 410 446 442 411 － 409 446 464 450 450
齐聚苯的熔点
苯环数目 对位 3 4 5 6 7 8 213 320 395 475 545 － 熔点 ℃ 间位 85 85－86 85－ 112 147－ 147－148 － 129－ 129－131 邻位 57 118 － 216－217 216－ － 312－320 312－
烯烯基烯
Me3SiO
OSiMe3
(1) TBAF (2) Ac2O,Py H3COCO OCOCH3
加热 多酸酸酸
聚苯的合成
R Cl Cl [Ph3P]2NiCl2 DMAC R
R=
C CH3 , O
C O
,
C OR' O
R' = 烷基，芳基
聚聚硫醚的合成
Cl
Cl
S8 / Na2CO3 300－350℃
1.3 模量的温度依赖性
其模量在－100℃到200℃几乎不变。 其模量在－ ℃ ℃几乎不变。
1.4 抗蠕变性
在 180℃ 以下的温度范围内其抗蠕变性是热塑 ℃ 性树脂当中最优异的一种， 性树脂当中最优异的一种 ， 特别是玻璃纤维增强 PES树脂比某些热固性树脂还好。 树脂比某些热固性树脂还好。 树脂比某些热固性树脂还好
PI材料
1.2.3.2 聚酰亚胺(PI)基复合材料PI分子主链中具有十分稳定的酰亚胺芳杂环结构，高温下具有其它特种工程润滑材料所不可比拟的优良综合性能，其拉伸强度可达200 MPa,且耐热性和耐辐射性好，在高温、高真空及辐照下稳定，挥发物少。
其中热塑性PI长期使用温度一般在-240～260 ℃，热固性PI长期使用温度可达300 ℃以上[43]。
PI具有良好的机械性能，摩擦性能仅次于PTFE，在与金属干摩擦时，可向对偶面发生转移，起到自润滑作用，并且静摩擦因数与动摩擦因数很接近，防止爬行的能力好。
在实际应用中，为了充分发挥和利用聚酰亚胺的优异特性，常常通过改性或增强技术来制备PI基自润滑复合材料或者聚合物合金。
将PTFE与PI复合加工成减摩材料，可较大幅度的改善复合材料的减摩性能。
黄丽等[44]考察了共混方式对PTFE/PI复合材料的摩擦性能影响，通过实验发现，采用气流粉碎共混方式所得的试样的冲击强度比简单机械共混试样提高 5.3%，摩擦系数与磨痕宽度分别降低6.3％和7.4％。
这是由于在冲击作用下，复合材料中较大的PTFE颗粒周围容易产生应力集中而引发材料的破坏，而经过气流粉碎共混后，PTFE粒径变小，分散更均匀，相对应力集中较弱，因此材料的冲击强度有所提高。
同时，采用气流粉碎共混之后，PTFE颗粒粒径减小，数量增多，更有利于向摩擦面转移，缩短材料达到摩擦动态平衡的时间，从而提高了材料的摩擦磨损性能。
为了得到理想的摩擦磨损性能，人们用石墨、MoS2以及玻璃纤维对PI进行改性。
杨生荣等人[46]通过离子注入的方法对PI进行改性来提高材料的耐磨性，如分别将N+和Fe+离子注入芳香PI薄膜，结果降低了钢对PI膜的摩擦系数。
这是由于离子加入可以有效的改善PI膜的自润滑性能，提高聚合物的硬度，增大交联度，降低其与钢摩擦时的粘着，从而提高聚合物的耐磨性。
此外，离子注入过程中通常会在被注入物质的表面形成一层极薄的无定型碳膜，同时也起到一定的润滑作用。
PBO
超纤维（PBO纤维）摘要：本文简单介绍了超纤维的定义及特点，重点介绍了超纤维中的PBO纤维介绍了PBO 纤维的发展史、制备、各种性能、发展前景、应用以及它的表面改性等方面。
关键词：超纤维；PBO纤维；应用1前言其实超纤维并没有明确的定义，在我们的理解中，一般强度大于20g/d（17.6cN/dtex）、模量为500g/d（440cN/dtex）以上的纤维，因此还可以说成是——超纤维是指具有超力学性能或耐高温、抗燃性超群的纤维。
代表品种为PBO(聚苯并双恶唑)纤维，其强度和模量为对位芳酰胺纤维的近一倍，极限氧指数高1.5倍，分解温度高100℃。
随着高强、高摸和耐热、抗燃纤维性能档次的提高，陆续出现单项性能超群的产品如新一代超高分子量聚乙烯纤维的强度已达37cN/dtex，这些都是超纤维。
2PBO纤维2.1 PBO纤维的发展史PBO纤维是二十世纪八十年代美国空军空气动力学开发研究人员发明的，九十年代随着技术的发展，PBO的制备技术也逐渐成熟并实现了工业化，在世纪交接初期开始应用于军事、航天等方面。
二十世纪七十年代初，杜邦公司研究工作者、美国空军材料实验室的聚合物科学家致力于开发耐高温的芳杂环聚合物。
几乎在同一年代，斯坦福(Stanford)大学研究所(SRI)Wolfe等人经过近10年的探索，从近百种的模型聚合物中，在1981年筛选出了主链上含有2，6-苯并双杂环的对位芳香聚合物，合成了聚对亚苯基苯并二噻唑(PBZT），其性能超过Kevlar（芳纶），使得此项研究获得巨大的进展，引起了广泛的关注，被认为是新一代高强度、高模量、耐高温聚合物材料的先驱和代表，这也是聚合物设计上的一次巨大成功。
五年后PBZ家族的另一聚亚苯基苯并噁唑也随着脱颖而出，并发展成家族系列聚合物，Wolfe等人在取得了单体和聚合物合成的基本专利以后，该技术移转至美国Dow化学公司继续此材料研发工作,美国Dow化学公司获得其全世界实施权，并对PBO 进行了工业性开发。