聚酰亚胺材料
聚酰亚胺
聚酰亚胺( PI)聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达 400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，无明显熔点，高绝缘性能，103 赫下介电常数4.0，介电损耗仅0.004～0.007，属F至H 级绝缘材料。
聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环（-CO-NH-CO-）的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。
性能：1.外观淡黄色粉末2.弯曲强度(20℃) ≥170MPa3.密度 1.38～1.43g/cm34.冲击强度(无缺口) ≥28kJ/m25.拉伸强度≥100 MPa6.维卡软化点 >270℃7.吸水性(25℃，24h)8.伸长率 >120%钛酸钡分子式:BaTiO3 分子量:233.1922性状白色粉末熔点1625℃相对密度 6.017溶解性：溶于浓硫酸、盐酸及氢氟酸，不溶于热的稀硝酸、水和碱。
熔点:1625℃钛酸钡是一致性熔融化合物，其熔点为1618℃。
在此温度以下，1460℃以上结晶出来的钛酸钡属于非铁电的六方晶系6/mmm点群。
此时，六方晶系是稳定的。
在1460~130℃之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构。
在此结构中Ti4+(钛离子)居于O2-(氧离子)构成的氧八面体中央，Ba2+(钡离子)则处于八个氧八面体围成的空隙中（见右图）。
此时的钛酸钡晶体结构对称性极高，因此无偶极矩产生，晶体无铁电性，也无压电性。
随着温度下降，晶体的对称性下降。
当温度下降到130℃时，钛酸钡发生顺电-铁电相变。
在130~5℃的温区内，钛酸钡为四方晶系4mm点群，具有显著地铁电性，其自发极化强度沿c轴方向，即[001]方向。
钛酸钡从立方晶系转变为四方晶系时，结构变化较小。
从晶胞来看，只是晶胞沿原立方晶系的一轴（c轴）拉长，而沿另两轴缩短。
当温度下降到5℃以下，在5~-90℃温区内，钛酸钡晶体转变成正交晶系mm2点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度沿原立方晶胞的面对角线[011]方向。
聚酰亚胺
简述
聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环（-CO-NH-CO-） 的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物 最为重要。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。上世纪60年代，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，被称 为是"解决问题的能手"（protion solver），并认为" 没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。
聚酰亚胺用途
• 由于上述聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点，在众多的聚合物中， 聚酰亚 胺 • 很难找到如聚酰亚胺这样具有如此广泛的应用方面，而且在每一个方面都显 示了极为突出的性能。 • 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Upile，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。 • 4.纤维：弹性模量仅次于碳纤维，作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防 弹、防火织物。 • 5.泡沫塑料：用作耐高温隔热材料。 • 6. 工程塑料：有热固性也有热塑型，热塑型可以模压成型也可以用注射成型 或传递模塑。主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。广成聚酰亚胺材料 已开始应用在压缩机旋片、活塞环及特种泵密封等机械部件上。
聚酰亚胺是什么材料
聚酰亚胺是什么材料
聚酰亚胺是一种高性能工程塑料，具有优异的物理和化学性能，被广泛应用于
航空航天、汽车、电子、化工等领域。
聚酰亚胺具有高温稳定性、耐腐蚀性、机械强度高等特点，因此备受工程师和设计师的青睐。
首先，聚酰亚胺的化学结构决定了其优异的性能。
聚酰亚胺分子中含有酰亚胺
基团，这种特殊的结构使得聚酰亚胺具有优异的热稳定性和耐化学腐蚀性。
在高温下，聚酰亚胺仍然能够保持其原有的性能，不会发生软化或变形，因此被广泛应用于高温环境下的零部件制造。
此外，聚酰亚胺还具有优异的电性能，因此在电子领域也有着重要的应用价值。
其次，聚酰亚胺的机械性能也非常优异。
聚酰亚胺具有高强度和刚性，同时又
具有较高的韧性和抗疲劳性，因此在航空航天和汽车领域被广泛应用于制造结构件和功能件。
与此同时，聚酰亚胺还具有较低的摩擦系数和良好的自润滑性能，使得其在摩擦磨损领域也有着重要的应用。
此外，聚酰亚胺还具有良好的耐化学腐蚀性和耐老化性。
在化工领域，聚酰亚
胺被广泛应用于制造耐腐蚀设备和管道，能够有效地抵抗酸碱等腐蚀介质的侵蚀，保证设备的长期稳定运行。
同时，聚酰亚胺还具有良好的耐紫外线性能和耐气候老化性能，能够在恶劣的户外环境下长期使用。
总的来说，聚酰亚胺作为一种高性能工程塑料，具有优异的物理和化学性能，
被广泛应用于航空航天、汽车、电子、化工等领域。
其优异的热稳定性、机械性能、耐化学腐蚀性和耐老化性能，使得其在各个领域都有着重要的应用价值。
随着科技的不断进步，相信聚酰亚胺在更多领域将会有着更广泛的应用。
聚酰亚胺树脂复合材料
PMR-Ⅱ聚酰亚胺旳合成与PMR-15 聚酰亚胺类 似，但因为二胺在醇溶剂中旳溶解度问题，PMRⅡ聚酰亚胺旳贮藏时间也比较短。同步使用了价 格昂贵旳含氟单体，所以，其价格也远远高于 PMR-15聚酰亚胺。
其他PMR型树脂
其 他 品 种 旳 PMR 型 聚 酰 亚 胺 树 脂 涉 及 ： LaRCTM系列、V-CAP以及AFR-700等。
112
20
20
59
52
108
55
105
52
98
51
87
46
75.3
33.0
100
46
91
57
110
53
从上表中可看出，采用了刚性 分子链旳树脂玻璃化转变温度都较 高，但高温力学性能却普遍降低。 所以PMR-15型聚酰亚胺树脂作为综 合性能最佳旳基体树脂在实际应用 中依然占据着主要地位。
PMR型聚酰亚胺复合材料层合板力学性能
聚酰亚胺树脂 PMR型聚酰亚胺树脂及其复合材料 聚酰亚胺树脂复合材料旳应用
聚酰亚胺（PI/Polyimide）
聚酰亚胺是主链中具有酰亚胺基团旳 杂环聚合物旳总称,涉及体型旳热固性聚 酰亚胺和线型旳热塑性聚酰亚胺。它起 始发展于20世纪40、50年代初，经过近 50年旳发展，聚酰亚胺已经成为高分子 材料领域中一种相当活跃旳研究方向。 它旳性能优良，应用范围广，尤其是在 先进复合材料领域。但是，它旳合成和 制造成本较高。所以，在单体合成和聚 合措施上寻找降低成本旳途径成为今后 聚酰亚胺研究旳主要方向。
PMR措施最大旳优越性是为一大类热 氧化稳定性能好而工艺性差旳耐热聚合 物提供了制造低孔隙率、高质量复合材 料旳可能性。
第一代PMR聚酰亚胺/PMR-15
pi材料是什么材料
总的来说，Pi材料是一种高性能工程塑料，具有优异的绝缘性能、耐高温性能和化学稳定性，适步，Pi材料的应用领域将会更加广泛，为各行各业带来更多的创新和发展。Pi材料的特性使其成为众多高端领域的首选材料，未来的发展潜力不可限量。
pi材料是什么材料
Pi材料是什么材料？
Pi材料，又称聚酰亚胺材料，是一种高性能工程塑料，具有优异的绝缘性能、耐高温性能和化学稳定性，被广泛应用于电子、航空航天、汽车、医疗器械等领域。那么，Pi材料究竟是什么材料呢？
首先，Pi材料是一种聚合物材料，由聚酰亚胺单体经过聚合反应制得。聚酰亚胺是一种高分子化合物，具有特殊的分子结构，使得Pi材料具有优异的性能。Pi材料通常以片状、粒状或树脂状形式存在，可根据具体的应用需求选择不同形式的材料。
其次，Pi材料具有出色的绝缘性能。由于聚酰亚胺分子链中的酰亚胺基团和芳香环结构，使得Pi材料具有极高的电绝缘性能，能够有效阻止电流的传导，因此被广泛应用于电子领域，如制造电路板、绝缘材料等。
此外，Pi材料还表现出卓越的耐高温性能。Pi材料的热变形温度通常在250℃以上，甚至可达300℃，能够在高温环境下保持其稳定的物理和化学性能，因此被广泛应用于航空航天领域，如制造航天器零部件、发动机零部件等。
聚酰亚胺资料
一、聚酰亚胺材料及其应用（一）、聚酰亚胺材料概述聚酰亚胺是指分子主链中含有酰亚胺环的一类聚合物,刚性酰亚胺结构赋予了聚酰亚胺独特的性能，使他具有了很好的耐热性及优异的力学、电学等性能，且耐辐照、耐溶剂。
在高温下具备的卓越性能够与某些金属相媲美。
此外，它还具有优良的化学稳定性、坚韧性、耐磨性、阻燃性、电绝缘性以及其他机械性能。
（二、）聚酰亚胺材料的重要性聚酰亚胺（简称PI）是综合性能最佳的有机高分子材料之一，已被广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。
今年来，各国都将聚酰亚胺列为21世纪最有希望的工程塑料之一。
聚酰亚胺，因其在合成和性能方面的突出特点，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了充分的认可，并认为没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术。
（三）、聚酰亚胺材料的性能简介（1）、对于全芳聚酰亚胺，其分解温度一般都在500℃左右。
由联苯二酐和对笨二胺合成的聚酰亚胺，其热分解度达到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℃液态氮中仍不会脆裂。
（3）、聚酰亚胺还具有很好的机械性能，抗张度均在100MPa以上，均苯型聚酰亚胺薄膜的抗张力强度为170MPa，而联苯型聚酰亚胺薄膜的抗张力度达到400MPa。
作为工程塑料，其弹性模量通常为3~4GMPa，而纤维的可达200GMPa。
（4）、一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对烯酸稳定，一般的品种也不大耐水解，但可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺。
（5）、聚酰亚胺的热膨胀系数非常高。
（6）、聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能。
（7）、聚酰亚胺具有很好的介电性能。
（8）、聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟率低。
（9）、聚酰亚胺无毒。
一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性。
二、聚酰亚胺纤维芳香族聚酰亚胺（PI）纤维主要指由聚酰胺酸（PAA）或PI溶液纺制而成的高性能纤维。
PI纤维与PPTA纤维相比有更高的热稳定性、更高的弹性模量、低的吸水性、耐低温性能和辐射性能等。
聚酰亚胺pi 介电常数
聚酰亚胺pi 介电常数
聚酰亚胺（PI）是一种高性能工程塑料，具有优异的热稳定性、机械性能和化学稳定性。
PI材料被广泛应用于航空航天、电子、汽
车和医疗器械等领域。
其中，介电常数是评价材料电气性能的重要
参数之一。
聚酰亚胺的介电常数是指在外加电场作用下，材料对电场的响
应能力。
介电常数是材料中电荷在电场作用下的极化程度的度量，
是材料的电绝缘性能的重要指标之一。
对于聚酰亚胺来说，其介电
常数通常在3.4-3.8之间，这意味着它具有很好的绝缘性能，能够
有效地阻止电荷的流动。
聚酰亚胺的高介电常数使其在电子器件领域有着广泛的应用。
例如，在高频通信设备中，聚酰亚胺可用作介电材料，用于制造高
频电容器和微波电路。
其优异的介电性能使得电子器件能够更加稳
定地工作，提高了设备的性能和可靠性。
除了电子器件领域，聚酰亚胺的介电常数也使其在光学器件中
有着重要的应用。
例如，在激光器、光纤通信和光学传感器等领域，聚酰亚胺材料的高介电常数可以帮助光信号的传输和处理，提高光
学器件的性能。
总之，聚酰亚胺的介电常数是其在电子器件和光学器件中得以广泛应用的重要原因之一。
随着科技的不断发展，相信聚酰亚胺材料在各个领域的应用会更加广泛，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
聚酰亚胺气凝胶与聚酰亚胺泡沫
聚酰亚胺气凝胶与聚酰亚胺泡沫
聚酰亚胺气凝胶和聚酰亚胺泡沫是两种不同的材料，它们都具有聚酰亚胺的某些特性，但它们的结构、性能和应用领域有所不同。
一、聚酰亚胺气凝胶：
聚酰亚胺气凝胶是一种轻质、多孔、三维网络结构的材料，由聚酰亚胺构成。
聚酰亚胺是一种高温、高性能的聚合物，具有出色的热稳定性、电绝缘性、机械强度和耐化学性。
气凝胶的结构使其具有非常低的密度和低热导率，因此它是一种优秀的隔热材料。
聚酰亚胺气凝胶通常通过溶胶-凝胶过程制备，可以用于航空航天、军事、建筑和电子设备中的隔热和吸声材料。
二、聚酰亚胺泡沫：
聚酰亚胺泡沫是一种由聚酰亚胺制成的泡沫材料，它具有闭孔或开孔的泡沫结构。
这种材料通常具有较好的热稳定性和机械强度，同时保持较低的密度。
聚酰亚胺泡沫的制备方法包括发泡、模板合成等。
它可以用于制造轻质、高强度的复合材料，如航空航天结构材料、汽车零部件、电子产品的绝缘材料等。
三、比较：
结构：聚酰亚胺气凝胶具有三维网络结构，而聚酰亚胺泡沫则是二维的泡沫结构。
性能：聚酰亚胺气凝胶通常具有更高的孔隙率和更低的密度，因此它在隔热性能上更为出色。
聚酰亚胺泡沫则在机械强度和耐热性方面表现较好。
应用：聚酰亚胺气凝胶适用于需要优异隔热性能的场合，如航天器的隔热层。
聚酰亚胺泡沫则适用于需要轻质、高强度的结构材料，如航空航天复合材料。
两者都是聚酰亚胺材料在特定应用领域的表现，具有各自的优点和局限性。
选择使用哪种材料取决于具体的应用需求和性能要求。
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O
CF 3 C CF 3
O N O O N
O
PMR-II
O
n
CF 3 C CF 3
H2C CH
O N O
CH2 CH
V-CAP
O
耐温等级345度
40
AFR700系列高温树脂
O N O O N O N O O N O O CF3 C CF3 O N O O N O n N O n NH2
AFR-700B
15
(8) 作为单体的二酐和二胺在高真 空下容易升华，因此容易利用气相 沉积法在工件，特别是表面凹凸不 平的器件上形成聚酰亚胺薄膜。
16
二酐和二胺的活性
在酐基的对位或邻位有拉电子基团可 使二酐活化；
在氨基的对位或邻位有拉电子基团可 使二胺减活。
17
芳香族二酐的电子亲和性
二酐 Ea(eV) 1.90
26
由直接法合成的聚酰亚胺
O N O Z N O Y O O MO Y OM Na2S O N Cl (PPh3)2NiX2 Zn O N O Z N O O O N O Z N S O Y S O O O HS Y SH N Z N S A S O Z N O Cl Na2S O O O O O O N Z N S O
(8) 聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟率低。
31
(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。
32
休
息
33
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。
n=2.087
n=2.087
36
固化温度250度起，耐温等级316度
PMR-15固化工艺
400
Temperature （ C）
300
1.4MPa压力
200
o
满真 空
100
48KPa真 空
0 0 2 4 6 8
Time（ h）
37
PMR-15的缺点
储藏时间短 存在游离的致癌物 MDA 其它树脂的溶解受到限制 不能满足更高使用温度的要求
O O Cl O + H 2N Z NH2
O
X
A
X
27
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。
O N O
-O
Δ
NH C C O O O CCH3 O H + N O N O O
10
-O
O CCH3 O
(5) 很容易在链端或链上引入反应基 团形成活性低聚物，从而得到热固性 聚酰亚胺。
11
用于热固性芳杂环聚合物的活性基团
活性基团名称 马来酰亚胺
O
结构
N
O
降冰片烯酰亚胺 苯并环丁烯
O N O
or
CF3 C CF3
O
CF3 C CF3
O O O
AFR-700A
耐温等级371度
41
PMR-II-50 与AFR-700B的加工工艺图
400
o 温度（ C）
300
加压
200
PMR-II-50
100
AFR-700B
0 0 200 400 600 800 1000 1200
时间（ 分钟 ）
42
PMR聚酰亚胺复合材料的力学性能
6
(4) 以二酐(或四酸)和二胺缩聚，只 要达到等摩尔比，在真空中热处理， 可以将固态的低分子量预聚物的分子 量大幅度提高，从而给加工和成粉带 来方便。
7
将定量比例的四酸和二胺以水为溶剂，加热于高
压下也可得到聚合物。 将四酸（或二酐）和二胺在无溶剂情况下，加热 也可得到聚合物。
8
合成聚酰亚胺典型的反应
聚酰亚胺
O N O O O N
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。
1
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，较容易合成 几千个品种，十多个品种已经产业化 有很广泛的应用面。
2
聚酰亚胺在合成上的特点
O
O NH OH O
O CF3 CF3 O O N
Thermid LR-600
O O O N O CF3 CF3 O O N
Thermid FA-700
固化起始温度250度起，
45
苯乙炔封端的聚酰亚胺
3-PEA AP A NH2 TPEPA NH2 NH2 O C O 4-PEPA O O PEPOPA O O O O FPEPA F F F F3C O O O P AP B 3A4'PEB 4A4'PEB BPEPA C O NH2 CPEPA NC F F O O O O O O O O
复合材料 Celion 6k/PMR-15 HT-S/LaRCTM-160 T40-R/PMR-II-50 Celion 6k/PMR-II-50 T40-R/VCAP-50 Quartz/AFR-700B Celion 6k/LaRCTM-RP46 弯曲强度（MPa） 室温 1750 2130 － 1840 － 848 1724 316℃ 710 － － 593(343) － － 917 371℃ 317 － 320 － 190 420 793 层间剪切强度（Pa） 室温 120 96 － 112 － 59 131 316℃ 45 － － 46(343) － － 51 371℃ 21.4 － 20.0 － 20.0 51.7 32.4
12
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
13
双苯撑 Biphenylene 苯基三氮烯
N N N
R R
2,2-对环芳烃
14
(6) 利用聚酰胺酸中的羧基，进行酯 化或成盐，引入光敏基团或长链烷基获 得双亲聚合物，可得到光刻胶或用于LB 膜的制备。 (7) 一般的合成聚酰亚胺的过程都不 产生无机盐，对于绝缘材料的制备特别 有利。
SO 2
1.57 1.51
18
CO
1.51
C O O C O O C O
C O O
CH3
O C O
1.48 1.48
C O O
C O O
C CH3
O C
O
O C O
1.47 1.38
19
O
1.30
CH3 Si CH3
1.26
1.20 1.19 1.19
O
SO2
O
O
O
O
O
20
CH OH
O O
1.17 1.13 1.12
28
(3) 聚酰亚胺还具有很好的机械性 能。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。
CH3
O
C CH3
O
O
(CH2)n O n＝2～5
1.10
21
二胺的碱性及对PMDA的活性
二胺 pKa log k
H2N
(CH2)6
NH2
9.8
6.08
O
2.12 0.78
5.20
22
4.80 4.60
C O
O S O
0 0.37 -2.15
3.10
2.0
23
由二甲苯制备氯代苯酐
O CH3 CH3 Cl2 Cl CH3 CH3 O2 Cl O O
Tg：DSC 测试
47
高速民用飞行器 （high-speed civil transport, HSCT）
HSCT对预浸料的要求：
收率 : 90%
纯度 : 98%
氧化收率 : 气相氧化 : 70% 液相氧化 : 90% O O Cl O +
分离
O O Cl O
3- 氯代苯酐 : 4－氯代苯酐的比例 : 45 :55 纯度 : >99%
24
由 氯 代 苯 酐 制 备 各 种 二 酐 单 体
25
传 统 聚 酰 亚 胺 合 成 方 法 与 直 接 法 的 区 别
43
PMR型聚酰亚胺复合材料的制造成本
44
乙炔封端聚酰亚胺
O N O O O O N O O N O O O O O N
Thermid MC-600
N O O O O N O O O N O O N O O O
n
Thermid IP-600
O HN HO O O N O
O
O
O H N OH O O HN HO O
34
(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。分为热固性和热塑两种，以前者 应用面最广。
35