聚酰亚胺ppt课件
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【正式版】聚酰亚胺树脂复合材料PPT文档
聚酰亚胺研究的主要方向。
聚酰亚胺主要的合成方法
聚酰亚胺主要由二元酐和二元酸合成，不 同的原料组合可以获得不同性能的聚酰亚胺。 它可以由二酐和二胺在极性溶剂中先进行低温 缩聚，得到聚酰胺酸，加热脱水成环转变为聚 酰亚胺；聚酰胺酸又可在乙酐和叔胺类催化剂 作用下，进行化学脱水环化得到聚酰亚胺；二 酐和二胺还可以在高沸点溶剂中加热缩聚，一 步获得聚酰亚胺；另外，可以由四元酸的二元 酯和二胺反应得到聚酰亚胺。对以上各种缩聚 方法，只要能够保证二酐和二胺的纯度，就能 获得较高的相对分子质量的聚酰亚胺。
PMR方法
PMR技术（in suit polymerization of monomeric reactants）是1972年 NASA路易斯研究中心发明的，并用于制 造热固性聚酰亚胺复合材料。目前， PMR型聚酰亚胺是使用最广泛的聚酰亚 胺复合材料基体树脂。
PMR 方 法 是 先 将 二 酯 化 的 芳 香 四 酸 和芳香二胺以及封端剂（一般是Nadic 酸 单 甲 酯 ， NE） 溶 解 在 低 沸 点 的 醇 类 溶剂中，制成单体混合物的浸渍液， 然后用它对增强纤维进行浸渍，制成 预浸料，加热使其发生亚胺化反应， 形成带有活性端基的酰亚胺预聚体， 最后加热加压交联固化得到具有优异 热性能和力学性能的聚酰亚胺复合材 料。
PMR方法最大的优越性是为一大类热 氧化稳定性能好而工艺性差的耐热聚合 物提供了制造低孔隙率、高质量复合材 料的可能性。
PMR型聚酰亚胺的结构与合成
第一代PMR聚酰亚胺/PMR-15
PMR-15聚酰亚胺是目前使用最广泛的聚 酰亚胺复合材料基体树脂，它的玻璃化转 变温度为340℃，使用温度可以达到316℃， 其预浸料已经商业化。它采用3，3ˊ，4， 4ˊ-二苯甲酮四羧酸二甲酯(BTDE)、4，4ˊ二 氨 基 二 苯 甲 烷 ( MDA) 和 Nadic 酸 单 甲 酯 （NE）作为反应单体，溶剂可以是甲醇或 乙 醇 。 反 应 单 体 摩 尔 比 为 BTDE：MDA： NE=2.087：3.087：2， 所 得 到 的 预 聚 体 相 对分子量为1500。改变单体摩尔比可获得 其他不同预聚体相对分子质量的PMR聚酰亚 胺。
聚酰亚胺主要的合成方法
聚酰亚胺主要由二元酐和二元酸合成，不 同的原料组合可以获得不同性能的聚酰亚胺。 它可以由二酐和二胺在极性溶剂中先进行低温 缩聚，得到聚酰胺酸，加热脱水成环转变为聚 酰亚胺；聚酰胺酸又可在乙酐和叔胺类催化剂 作用下，进行化学脱水环化得到聚酰亚胺；二 酐和二胺还可以在高沸点溶剂中加热缩聚，一 步获得聚酰亚胺；另外，可以由四元酸的二元 酯和二胺反应得到聚酰亚胺。对以上各种缩聚 方法，只要能够保证二酐和二胺的纯度，就能 获得较高的相对分子质量的聚酰亚胺。
PMR方法
PMR技术（in suit polymerization of monomeric reactants）是1972年 NASA路易斯研究中心发明的，并用于制 造热固性聚酰亚胺复合材料。目前， PMR型聚酰亚胺是使用最广泛的聚酰亚 胺复合材料基体树脂。
PMR 方 法 是 先 将 二 酯 化 的 芳 香 四 酸 和芳香二胺以及封端剂（一般是Nadic 酸 单 甲 酯 ， NE） 溶 解 在 低 沸 点 的 醇 类 溶剂中，制成单体混合物的浸渍液， 然后用它对增强纤维进行浸渍，制成 预浸料，加热使其发生亚胺化反应， 形成带有活性端基的酰亚胺预聚体， 最后加热加压交联固化得到具有优异 热性能和力学性能的聚酰亚胺复合材 料。
PMR方法最大的优越性是为一大类热 氧化稳定性能好而工艺性差的耐热聚合 物提供了制造低孔隙率、高质量复合材 料的可能性。
PMR型聚酰亚胺的结构与合成
第一代PMR聚酰亚胺/PMR-15
PMR-15聚酰亚胺是目前使用最广泛的聚 酰亚胺复合材料基体树脂，它的玻璃化转 变温度为340℃，使用温度可以达到316℃， 其预浸料已经商业化。它采用3，3ˊ，4， 4ˊ-二苯甲酮四羧酸二甲酯(BTDE)、4，4ˊ二 氨 基 二 苯 甲 烷 ( MDA) 和 Nadic 酸 单 甲 酯 （NE）作为反应单体，溶剂可以是甲醇或 乙 醇 。 反 应 单 体 摩 尔 比 为 BTDE：MDA： NE=2.087：3.087：2， 所 得 到 的 预 聚 体 相 对分子量为1500。改变单体摩尔比可获得 其他不同预聚体相对分子质量的PMR聚酰亚 胺。
聚酰亚胺
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聚酰亚胺树脂ppt原稿汇总
聚酰亚胺及其绝缘材料⏹ 聚酰亚胺概述⏹ 均苯型聚酰亚胺及其绝缘制品 ⏹ 可熔性聚酰亚胺及其绝缘制品 ⏹ 交联型聚酰亚胺 ⏹改性聚酰亚胺聚酰亚胺概述聚酰亚胺链结构特点CN C OOCN C OO亚胺环 酞酰亚胺环主链含芳杂环、半梯形结构 合成原理由二元胺和二酐经线形缩聚反应制备。
反应通式：R C C CC OOO O O O +H 2NR'NH 2R CCC C OO O OHN HO OH NH R'RC C CC NN O O O OR'n聚合实施方法熔融缩聚：要求PI 熔点低于缩聚反应温度。
溶液缩聚：要求溶剂要能溶解聚酰胺酸PAA ，溶剂种类有限。
气相聚合：要求单体有升华特性。
聚合工艺过程：一步法 二步法聚酰亚胺分类：均苯型聚酰亚胺 可熔性聚酰亚胺 交联型聚酰亚胺 改性聚酰亚胺均苯型聚酰亚胺及其绝缘制品均苯型聚酰亚胺制备原理及工艺制备原理由均苯四甲酸二酐或其羧酸衍生物与各种二胺经缩聚反应制得。
C O C C OC O OO O +H 2NArNH2HOOCCCOOHC NH ONH OArnC NC C N C O OOO Ar HOOC CCOOHC NHONH OAr n H 2On产物特性：不熔不溶制备工艺采用二步法经溶液缩聚制备。
均苯型聚酰亚胺制备工艺流程ODA 溶于DMAc 中分批加入PMDA 聚酰胺酸溶液PAA均苯型聚酰亚胺制品聚酰胺酸生产工艺流程图1 — 溶剂高位计量罐 3 — 消泡罐2 — 反应釜 4 — 过滤器制备工艺参数对PAA 分子量的影响1、温度：15～20℃下，温度高分子量低；2、配比：二酐﹕二胺＝1.020～1.030﹕1；3、加料次序：酐加入胺的溶液中；4、水含量：二酐、二胺及溶剂必须事先提纯以排除水；5、溶剂种类：影响PAA 黏度，二甲基亚砜＞DMAC ＞DMF均苯型聚酰亚胺制品主要制品：薄膜漆工程塑料均苯型聚酰亚胺薄膜利用PAA加工PI薄膜的方法：浸渍法（浸胶法）流涎法拉伸法浸渍法制备PI薄膜工艺流程浸渍法生产PI薄膜工艺流程图底材铝箔通过PAA胶槽上胶,烘焙松散收卷高温烘焙炉中亚胺化剥离收卷PI薄膜1－溶剂高位计量罐 4－立式上胶机2－混漆釜 5－高温烘焙炉3－树脂高位贮罐主要生产设备：立式上胶机（胶槽，烘焙炉，收放卷设备）高温烘焙炉剥离、收卷设备浸渍法生产PI薄膜工艺参数1、上胶次数，铝箔每通过一次胶槽使薄膜增厚10～15um；2、PAA粘度，固体含量要求低，约12wt％；3、上胶机烘干温度适当，太高分层，太低生产效率低；4、车速应与温度协调；5、亚胺化温度与时间协调，350℃下1～1.5h。
第十三章精讲 聚酰亚胺
高热稳定性
热膨胀系数
物理、力学性能
▪ 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 性模量通常为3－4Gpa，纤维可达到200Gpa，据 理论计算，均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达 500Gpa，仅次于碳纤维。
分离膜和膜分离
▪ 微滤膜、超滤膜、纳滤膜。 ▪ 反渗透膜 ▪ 渗透蒸发膜 ▪ 膜蒸馏 ▪ 气体分离膜
(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(soft error)。
围和频率范围内仍能保持在较高的水平。
辐射性
▪ 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％。
化学性能
▪ 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120℃，500 小时水煮。
(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
聚酰亚胺简介演示
聚酰亚胺简介演示
汇报人： 日期:
目录
• 聚酰亚胺概述 • 聚酰亚胺的性能特点 • 聚酰亚胺的制备工艺 • 聚酰亚胺的应用案例与市场前景 • 聚酰亚胺的环保与可持续发展
01 聚酰亚胺概述
聚酰亚胺的定义
高性能聚合物
聚酰亚胺是一类具有优异热稳定性、机械性能、电气绝缘性能的高性能聚合物 材料。
分子结构特点
耐酸碱
聚酰亚胺对强酸、强碱等化学物 质具有良好的稳定性，不易发生
化学降解。
耐有机溶剂
该材料在多种有机溶剂中表现出 良好的稳定性，不易溶解或变形
。
抗氧化性
聚酰亚胺对氧化剂具有较好的抗 性，能够在氧化环境中保持稳定
性。
03 聚酰亚胺的制备工艺
原料准备
二酐和二胺的选择
根据所需的聚酰亚胺性能要求，选择合适的二酐和二胺原料。这些原料应具有高 的纯度和反应活性。
电气系统
聚酰亚胺材料可用于汽车电气系统中，如电线绝缘、连接器壳体等。它能够提供良好的电气绝缘和耐 高温性能，确保汽车电气系统的安全和可靠运行。
市场前景分析
增长趋势
随着电子电器、航空航天和汽车工业的 发展，对高性能材料的需求不断增加。 聚酰亚胺作为一种综合性能优异的材料 ，将在这些领域发挥重要作用，市场前 景广阔。
聚酰亚胺的分子主链由酰亚胺环构成，这种特殊的结构赋予了其卓越的性能。
聚酰亚胺的历史发展
早期研究
聚酰亚胺的研究始于20世纪中期 ，当时主要关注其合成方法和基
本性能。
发展历程
随着研究的深入，聚酰亚胺的合成 技术不断改进，分子量得到提高， 应用领域也逐渐拓展。
近年来的进展
近年来，随着高科技领域的快速发 展，对高性能材料的需求不断增加 ，聚酰亚胺作为一种优异的工程塑 料，受到了广泛关注。
汇报人： 日期:
目录
• 聚酰亚胺概述 • 聚酰亚胺的性能特点 • 聚酰亚胺的制备工艺 • 聚酰亚胺的应用案例与市场前景 • 聚酰亚胺的环保与可持续发展
01 聚酰亚胺概述
聚酰亚胺的定义
高性能聚合物
聚酰亚胺是一类具有优异热稳定性、机械性能、电气绝缘性能的高性能聚合物 材料。
分子结构特点
耐酸碱
聚酰亚胺对强酸、强碱等化学物 质具有良好的稳定性，不易发生
化学降解。
耐有机溶剂
该材料在多种有机溶剂中表现出 良好的稳定性，不易溶解或变形
。
抗氧化性
聚酰亚胺对氧化剂具有较好的抗 性，能够在氧化环境中保持稳定
性。
03 聚酰亚胺的制备工艺
原料准备
二酐和二胺的选择
根据所需的聚酰亚胺性能要求，选择合适的二酐和二胺原料。这些原料应具有高 的纯度和反应活性。
电气系统
聚酰亚胺材料可用于汽车电气系统中，如电线绝缘、连接器壳体等。它能够提供良好的电气绝缘和耐 高温性能，确保汽车电气系统的安全和可靠运行。
市场前景分析
增长趋势
随着电子电器、航空航天和汽车工业的 发展，对高性能材料的需求不断增加。 聚酰亚胺作为一种综合性能优异的材料 ，将在这些领域发挥重要作用，市场前 景广阔。
聚酰亚胺的分子主链由酰亚胺环构成，这种特殊的结构赋予了其卓越的性能。
聚酰亚胺的历史发展
早期研究
聚酰亚胺的研究始于20世纪中期 ，当时主要关注其合成方法和基
本性能。
发展历程
随着研究的深入，聚酰亚胺的合成 技术不断改进，分子量得到提高， 应用领域也逐渐拓展。
近年来的进展
近年来，随着高科技领域的快速发 展，对高性能材料的需求不断增加 ，聚酰亚胺作为一种优异的工程塑 料，受到了广泛关注。
聚酰亚胺PI
9、聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。 、聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。 放气量很少 10、聚酰亚胺无毒，可用来制造餐具和医 、聚酰亚胺无毒， 无毒 用器具，并经得起数千次消毒。 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， 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， 在血液相容性实验为非溶血性，体外细胞 毒性实验为无毒。 毒性实验为无毒。
聚酰亚胺的热膨胀系数在2 10104、 聚酰亚胺的热膨胀系数在2×10-5－3×105℃，广成热塑性聚酰亚胺3 10-5℃， 5℃，广成热塑性聚酰亚胺3×10-5℃，联苯型可 10-6℃，个别品种可达10 7℃。 10达10-6℃，个别品种可达10-7℃。
5、一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸 、一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂， 稳定，一般的品种不大耐水解， 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 个很大的特点，即可以利用碱性水解回收原料二 薄膜， 酐和二胺，例如对于Kapton薄膜，其回收率可 薄膜 酐和二胺，例如对于 ％－90％。 达80％－ ％。改变结构也可以得到相当耐水解 ％－ ％。改变结构也可以得到相当耐水解 的品种，如经得起120℃，500 小时水煮。 小时水煮。 的品种，如经得起 ℃ 6、聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在 、聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能， 耐辐照性能 5×109rad快电子辐照后强度保持率为 ％。 快电子辐照后强度保持率为90％。 × 快电子辐照后强度保持率为
聚酰亚胺及高性能 聚合物
一.聚酰亚胺的概述 聚酰亚胺的概述 二.聚酰亚胺的发展简史 聚酰亚胺的发展简史 三.聚酰亚胺的分子结构与性能 聚酰亚胺的分子结构与性能 四.聚酰亚胺的合成 聚酰亚胺的合成 五.聚酰亚胺的应用 聚酰亚胺的应用 六.聚苯并咪唑 聚苯并咪唑 七.梯形聚合物 梯形聚合物
聚酰亚胺
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120℃，500小时水煮。
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h，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。
应用
由于聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点，在众多的聚合物中，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。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。
聚酰亚胺可以由二酐和二胺在极性溶剂，如DMF，DMAC，NMP或THE/甲醇混合溶剂中先进行低温缩聚，获得可 溶的聚酰胺酸，成膜或纺丝后加热至 300℃左右脱水成环转变为聚酰亚胺；也可以向聚酰胺酸中加入乙酐和叔胺 类催化剂，进行化学脱水环化，得到聚酰亚胺溶液和粉末。二胺和二酐还可以在高沸点溶剂，如酚类溶剂中加热 缩聚，一步获得聚酰亚胺。此外，还可以由四元酸的二元酯和二元胺反应获得聚酰亚胺；也可以由聚酰胺酸先转 变为聚异酰亚胺，然后再转化为聚酰亚胺。这些方法都为加工带来方便，前者称为PMR法，可以获得低粘度、高 固量溶液，在加工时有一个具有低熔体粘度的窗口，特别适用于复合材料的制造；后者则增加了溶解性，在转化 的过程中不放出低分子化合物。
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h，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。
应用
由于聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点，在众多的聚合物中，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。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。
聚酰亚胺可以由二酐和二胺在极性溶剂，如DMF，DMAC，NMP或THE/甲醇混合溶剂中先进行低温缩聚，获得可 溶的聚酰胺酸，成膜或纺丝后加热至 300℃左右脱水成环转变为聚酰亚胺；也可以向聚酰胺酸中加入乙酐和叔胺 类催化剂，进行化学脱水环化，得到聚酰亚胺溶液和粉末。二胺和二酐还可以在高沸点溶剂，如酚类溶剂中加热 缩聚，一步获得聚酰亚胺。此外，还可以由四元酸的二元酯和二元胺反应获得聚酰亚胺；也可以由聚酰胺酸先转 变为聚异酰亚胺，然后再转化为聚酰亚胺。这些方法都为加工带来方便，前者称为PMR法，可以获得低粘度、高 固量溶液，在加工时有一个具有低熔体粘度的窗口，特别适用于复合材料的制造；后者则增加了溶解性，在转化 的过程中不放出低分子化合物。
聚酰亚胺
分离膜和膜分离
• 微滤膜、超滤膜、纳滤膜。 • 反渗透膜 • 渗透蒸发膜 • 膜蒸馏 • 气体分离膜
(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(soft error)。
在200℃的水蒸 12小时强度保 8小时强度保持
汽中
持60%
35%
在85℃40%硫 250小时强度保 40 小 时 强 度 保
酸中的耐水解 持93%
持60%
性
85℃10%NaOH 1小时强度下降 50小时强度下
中的耐水解性 40%
降50%
80-100℃ 紫 外 24 小 时 强 度 保 8小时强度保持
O N
O
O N
O
(3) 只要二酐(或四酸)和二胺
的纯度合格，不论采用何种缩 聚方法，都很容易获得足够高 的分子量，加入单元酐或单元 胺还可以很容易地对分子量进 行调控。
(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。
(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，每架飞机的用量约为30t。