1、電介質材料最新進展論文 題 目：聚酰亞胺的發(fā)展狀況及應用班 級：高分子08-1班姓 名：李 曉 白 學 號：指導教師：張 明 艷 聚酰亞胺的發(fā)展狀況及應用摘要：聚酰亞胺(Polyimide，PI)是由含二酐和二胺的化合物逐步反應聚合而成的分子主鏈上含有亞胺環(huán)的一類聚合物，聚酰亞胺分子有結構十分穩(wěn)定的芳雜環(huán)，使其具有其他高分子材料無法比擬的優(yōu)異性能，尤其是耐低溫、高溫的性能，本文將圍繞聚酰亞胺的國內外進展和在各領域的應用進行論述。關鍵詞：聚酰亞胺、材料、電介質聚酰亞胺是目前為止熱穩(wěn)定性較高、力學性能較好、機械強度較高的電介質材料。聚酰亞胺具有較好的介電性能：103Hz下介電常數3.4，介電損耗僅

2、0.0040.007，介電強度100300KV/mm，而且在很寬廣的溫度范圍和頻率范圍內仍能保持在很高的水平。介電常數在室溫至4K的整個溫度范圍內變化很小，約在3.03.2之間，介質損耗因數在室溫至4.2K的溫度范圍內隨溫度的降低而下降，在范圍內變化，薄膜材料的擊穿電壓隨低溫下降的變化很少?？梢娋埘啺肥且环N綜合電氣性能較好的絕緣材料，將對它的研究、開發(fā)與利用列入21世紀最有希望的工程塑料之一，對聚酰亞胺進行研究有很強的實用價值l。隨著溫度升高，它們強度變化小，且具有較強的抗蠕變能力，較好的摩擦性能，優(yōu)異的絕緣性能;化學性質也穩(wěn)定，不溶于有機溶劑，耐輻射性較好等。聚酰亞胺可以用作塑料、復合材料

3、、薄膜、膠粘劑、纖維、泡沫、液晶取向劑、分離膜、光刻膠等。聚酰亞胺的這些優(yōu)良性能使其成為在許多領域不可替代的材料。因此，在保持聚酰亞胺優(yōu)良特性的同時，增加聚酰亞胺材料在有機溶劑中的溶解能力及降低其剛性以改善它的加工性能，是聚酰亞胺研究的重要課題。一、聚酰亞胺材料的國內外發(fā)展概況1.1國外發(fā)展概況作為材料的聚酰亞胺己有四五十年的歷史，在性能和合成上有突出優(yōu)點的聚酰亞胺作為結構材料和功能材料的優(yōu)點已被人們充分認識，至今為止研究應用也很廣泛。1908年Bogert和Rebshaw就在實驗室首次合成了聚酰亞胺2。1955年世界上第一篇有關聚酰亞胺在材料應用方面的專利由美國DuPont公司Edwards

4、與Robison申請。1969年法國羅納一普朗克公司(Rhone-Poulene)首先成功開發(fā)了雙馬來酰亞胺預聚體(Kerimid601)。上世紀60年代聚酰亞胺作為一種材料商品化，美國國家航空航天局(NASA)在上世紀70年代成功研制出PMR熱固性聚酰亞胺樹脂，這一研究成果解決了材料難于加工的問題，目前具有代表性的PMR型聚酰亞胺樹脂是NASA的PMR-153。2007年，日本東麗公司成功研制了一種感光涂覆劑聚酰亞胺，其固化溫度在200以下，且能在堿性條件下顯像，這在世界上尚屬首次。聚酰亞胺已成為目前應用最為廣泛的耐熱聚合物材料之一。聚酰亞胺的研究和應用發(fā)展快速，且種類很多，典型品種已經有2

5、0多個。例如：聚醚酰亞胺、雙馬來酰亞胺、聚酸酰亞胺、以及聚酰亞胺納米雜化材料等，其應用領域也在不斷擴大。其中熱塑性聚酰亞胺廣泛用于汽車發(fā)動機部件、電子、電器儀表用高溫插座、集成電路晶片載流子、飛機內部載貨系統(tǒng)油泵和氣泵蓋、連接器、印刷線路板等。1. 2國內發(fā)展概況中國科學院化學研究所從事研究開發(fā)PMR聚酰亞胺，其以PMR型304-KH熱固型聚酰亞胺為基體的樹脂研制的短纖維和顆粒增強聚酰亞胺復合材料具有良好的力學性能、抗輻射性能、耐腐蝕性能、自潤滑性能、耐高溫氧化性能、加工性、耐磨耗性能4。張春華5等人成功研制出了新的復合光敏聚酰胺酸季銨鹽.2006年孫自淑采用均苯四酸二酐分別與3，3，二甲基聯

6、苯胺和4，4，二氨基二苯醚進行三元共聚反應，通過改變兩種二胺單體的摩爾比，合成出一系列光敏聚酰亞胺材料。當4，4，二氨基二苯醚與均苯四酸二酐具有一定的摩爾之比時，得到的光敏聚酰亞胺均可溶于強極性溶劑，且特性粘數在0.6751.08dl/g之間。在科技部“863計劃”的支持下，中國科學院化學研究所高技術材料實驗室楊士勇研究員的課題組成功研制出固化溫度低、體積收縮率小、樹脂貯存穩(wěn)定性好的標準型BTDA-1000聚酰亞胺和專用樹脂光敏型BTPA-1000。自1969年由法國Rhone-Poulene公司成功研制雙馬來酰亞胺樹脂以來，英國、美國、德國、日本和中國等國家都相繼進行了研發(fā)。當時我國只有二氨

7、基二苯甲烷型的商品化的雙馬來酰亞胺，現在經過改性的雙馬來酰亞胺樹脂品種己經很多。例如，有機硅改性雙馬來酰亞胺樹脂是一類高性能聚合物材料,其熱穩(wěn)定性能和力學性能都比環(huán)氧樹脂優(yōu)越,因此含硅雙馬來酰亞胺樹脂作為金屬替代物廣泛地用作制造壓縮機葉片、大型計算機部件、印刷電路基板等,是目前最受青睞的高性能聚合物材料之一6。二、聚酰亞胺的應用如上述聚酰亞胺在性能和合成化學上的特點在眾多的聚合物中很難找到，因此聚酰亞胺是一種具有廣泛的應用面，而且在每一個應用面都顯示了極為突出的性能的材料。2.1薄膜薄膜是聚酰亞胺最早的商品之一，用于電機的槽絕緣及電纜包材料主要產品有杜邦的Kapton公司生產的U聚酰亞胺lex

8、系列和鐘淵的Apical，透明的聚酰亞胺薄膜可作為柔軟的太陽能電池底板。2.2涂料涂料作為絕緣用于電磁線或作為耐高溫涂料使用，先進復合材料用于航天航空器及火箭零部件是最耐高溫的結構材料之一，纖維彈性模量僅次于碳纖維作為高溫介質及放射性物質的過濾材料和防彈防護織物。2.3泡沫塑料泡沫塑料用作耐高溫隔熱材料，工程塑料有熱固性也有熱塑性，可以模壓成型也可用注射成型或傳遞模塑，主要用于自潤滑密封絕緣及結構材料。2.4膠粘劑膠粘劑用作高溫結構膠分離膜，用于對各種氣體如氫、氮、氧、二氧化碳或甲烷等的分離，從空氣、烴類原料氣及醇類中脫除水分也可作為滲透蒸發(fā)膜及超濾膜，由于聚酰亞胺耐熱和耐有機溶劑性能，因此在

9、對有機液體和氣體的分離上具有特別重大的意義，光刻膠有負性膠和正性膠，分辨率可達亞微米級與顏料或燃料配合可用于彩色濾光膜，可大大簡化加工工序。2.5取向材料在微電子器件中的應用，用作介電層進行層間絕緣，作為緩沖層可以減少應力提高成品率，作為保護層可以減少環(huán)境對器件的影響還可以對粒子起屏蔽作用減少或消除器件的軟誤差，液晶顯示用的取向排列劑聚酰亞胺在TN-LCD STN-LCD TFT-LCD及未來的鐵電液晶顯示器的取向材料方面都占有十分重要的地位。2.6電-光材料電-光材料用作無源或有源波導材料、光學開關材料等。含氟的聚酰亞胺在通訊波長范圍內為透明，以聚酰亞胺作為發(fā)色團的基體可提高材料的穩(wěn)定性。綜

10、上所述不難看出聚酰亞胺之所以可以從60年代70年代出現，在眾多的芳雜環(huán)聚合物中脫穎而出最終成為一類重要的高分子材料的原因7。三、目前聚酰亞胺主要研究趨勢聚酰亞胺是難溶于有機溶劑且剛性較高的高分子。使其材料加工困難。特別是縮合型聚酰亞胺。如果閉環(huán)就形成不溶不熔的聚合物。針對在實際中應用聚酰亞胺材料存在具體問題，有必要對其進行改性。目前聚酰亞胺材料的主要研究趨勢有如下3點：(l)研究有機、無機雜化材料，以便制得綜合性能優(yōu)良的聚酰亞胺、無機納米復合材料。(2)對間位連接的聚酰亞胺主鏈結構對聚酰亞胺的聚集態(tài)結構及物理力學性能影響研究;對于側鏈型聚酰亞胺聚集態(tài)結構及物理力學性能的研究。這些深入研究將有助

11、于了解剛性主鏈的側鏈型聚合物的結構與性能的關系。(3)二元或多元無機粒子雜化聚酰亞胺，材料的形態(tài)和性能與一元雜化體系及本體聚酰亞胺相比，將有較大的改變。四、結語總之，聚酰亞胺作為一種機械性能、熱性能和電子性能都十分優(yōu)異的高分子材料，隨著微電子、航空航天等領域的迅猛發(fā)展，聚酰亞胺的相關研究將受到人們的相當重視，在這些行業(yè)中的應用也將會越來越普遍。參考文獻：1李玉芳,伍小明.聚酞亞胺樹脂生產與應用進展J.國外塑料,2009,27(9):32-37.2BronnikovSV,SukhanovaTE,GoikhmanMYa.EvolutionofStatistiealEnselnblesofMierodomainsonthesurafeeofFilmsofRigid-ehainPolyimideduringTherreallMidi-zationl.RussianJot,rnalofappliedChemistry.2003,76(6):967-971.3譚必思.益小蘇.航空發(fā)動機用PMR聚酰亞胺樹脂基復合材料J.航空材料學報,2001.21(l):5-8.4王響.異構型聯苯四酸二酐（