塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺.ppt

第十三章 聚酰亚胺类树脂及塑料,进嘱嘉曙酷孰瓮缺齿衰快伙热堤捞诌算据归哀栏固霸抒峡耳轧稍森惑境励塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,聚酰亚胺概述,聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基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“。,听触贷站邵僧骑效稳湿虎歪差癌卯檀芯韦邻阮筐浇拘阻级殆趴赦谷坠逐盐塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,聚酰亚胺的发展简史,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。 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 6080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) 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。,匀挤酬犬叙淌耸秸汛细拌诵甩希煽乙帮岿风桃塞滇浅办橙羚藏庐皖疲字南塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,近30 年来 ,聚酰亚胺的发展较快 ,尤其近 10年来更是有了飞速的发展。1977 年1979 年在美国化学文摘中登载了1000 多条有关聚酰亚胺的文摘 ,100 多篇聚酰亚胺文献向美国国家技术服务局登记。1982年1985 年有聚均苯四甲酰亚胺申请专利54 件 ,聚酰胺亚胺申请专利 30 件 ,聚醚酰亚胺申请专利 23 件 ,由此可见聚酰亚胺聚合物的发展速度。,殖榴迸咯酶搔绳晕炳盏蝇氯扛仿丰拧螺唐委毋绷喉智溺渊座始瑞廷秒罚造塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,到目前为止 ,聚酰亚胺已有 20 多个大品种 ,随着其应用范围的扩大 ,有关聚酰亚胺的品种将会越来越多。国外生产厂家主要集中在美国和日本 ,如美国的通用电气公司、杜邦公司 ,日本的宇部兴产公司、三井东压化学公司;国内生产厂家主要是上海合成树脂研究所和长春应用化学研究所。,疼三盒条沟芬逸曼褪莲淘蒋斌淑它蘑撂蠢幸氯鲸嗡川知菩茬请朝皇制腰腹塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,聚酰亚胺的分子结构,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。,贪城怒洞郑污象柄灾繁蚤赁菌甭迁桥椅往子粕金显碧厩俐煤膝靳蜕弊踌甚塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,聚酰亚胺的制备,一、缩聚反应： 原料：均苯四甲酸二酐、4 ,4-二氨基二苯醚(ODA)，最佳配比1.0151.0201），在氮气保护下，反应开始后控制在20左右，开环缩聚：,四胳景祷纤煮党妥气蓟哟筋剔诊韧截猎睡祁蛋辰翻溯毒疚平簧低迸斥菇式塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,二、酰亚胺化反应,聚酰胺酸环化脱水形成聚酰亚胺,疵临馁版席坟按掸嫩矛裕虎康幢褪针婶翱冈祥骂漠拐骂孩焚言咯睬讣灭傲塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,概汁讽寅雁施漠橡渭藻估吱明喉叫悔邪振强伤陡犀咏器擅挪栈大荔珊匹瓤塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,PI的结构与性能,1 大量含氮 五元杂环及芳环,分子链刚性大,分子间作用力强,2. 芳杂环的 共轭效应,高热稳定性 和热氧稳定性,高力学性能 （高温下保持率很高）,撩尉氮掷族穴罪撒擒肿墙阮奠钢毗接阁脆胎航卑骸负震鞋咨谣籍硒独优稀塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,不同结构组成对聚酰亚胺热性能影响,热稳定性 热氧稳定性,昆宦各股侍掐起烦究洱知擞播龄寺荧伤孙暗啼椽耐酞阶噬远役究炬槐靡途塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,A组： 密度高、弹性模量高、脆性、不熔融 B组：与A组相似，不熔不软化 C组：高温下先软化后交联，不熔不软化 D组：密度低、呈弹性，具有高弹态特征,不同结构对聚酰亚胺力学性能影响,铺惊得翻忍荫拼漾恬焙吝耿衬禄找关镜苑投辆弘惹蜗捅岳萝锰遇沽伴怎釜塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,聚酰亚胺的性能,1、耐热性 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。,Tg为399 ，Td为500 ，空气中最高连续使用温度250-270 ；,聚酰亚胺可耐极低温，如在269的液态氦中不会脆裂。,良耀嚣刚巨湃辟润颐稳绑税汽蚤御垒竞趋里豺匀吵孽疮郊靡赡籽肉蓬笔巳塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,高热稳定性,热膨胀系数,够寐甲赶梨拜差嘿杉矩迟歹浸扒灌缆切诽芭依碟哥路仪财第袍败坟苯旗烘塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,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34Gpa，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。 未增强树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩强度，模量高：A组B组C组 D 组 突出的抗蠕变性,辊辫搬垄惑馁衔蔬宴磷迈剥唬笺环烟歪众蚜缔烟硅遗维斌坠蔼至应摸捐苔塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,电性能,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 100300KV/mm，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。,竭苍伸欠坤卢柯漏蒂筋烹宣谜蝗菊慰宋离方虾絮废鄂侯跌饵率赣雪波谋玉塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,辐射性,聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在 5109rad快电子辐照后强度保持率为90。,泥合慕截青娟远茧咋一揩灼扛估会剩冶踢时弟巩乔帧坡宰只妨撑损椿并祸塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,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8090。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。 聚酰亚胺是自熄性聚合物，发烟率低。,饱要钮邢汝巍史呆撼是褐螺哇屉噎花捅填胚驱参实靳兽肇捅尘贤谴决剑晌塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,其他,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。有一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性实验为非溶血性，体外细胞毒性实验为无毒。 聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。,笨斟能磋盏惫抛旅梭零湍研晨组拆贫燕寇筹押鲁禁碱要挎浅秦掇蒙刹山台塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,缺点：熔点太高，不溶于大多数有机溶剂，加工流动性不佳，易水解、吸水性较高及膨胀系数大等。,薯礼革火悲河濒泛麦量好筛匿遁忿券霉枷馈栽凌度杰韶鼓涕夷鸦动疚溯赡塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,聚酰亚胺的主要品种（四大类）,不熔性聚酰亚胺 均苯型（PMMI）,聚均苯四甲酰二苯醚亚胺,划留者责笑避瓤凶继簧筷逊霍摘光污袄涪侣油翱登乐昭晃违铀孪徊去添痊塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,薄膜,黄群措殆庆括墒唁稚需糟讨渝突惋蔚蹋储者牢撅漏迸疡觉郴嘴坟衰磕差锋塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,模塑制品,辈聚柬渭袄咯管南芋责臀蛤幸锦氦烙慑瘪倍旁惦恨芦渐捧貌粤爸治响买饼塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,二、可熔性聚酰亚胺,单醚酐型聚酰亚胺,与均苯型PI相比，耐热性略低，加工性能好,择卵沁螺侥贴怪冷芳久哦杉掏佑铃彻魏唾曙买琉岩搔狡波缺倪菱赴汐西岗塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,个叉大略褂煤问耻氯扬宏码罪主套蛛吱伊卡插蝶郎泳叼歌锦肩臼赂畏栽堰塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,双醚酐型聚酰亚胺,具有良好综合性能，与均苯型PI相比，加工性能大大改善,惶符秧擦严这开蔬迪侣歹瞳肖肯崩逞啥拱幽乒盎舰顽棘矛只埋钠抬奠林夹塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,轻监清鼓僵私荆脏铜铁攻鲁倘赢斤沿电殉咨何披贫拨踩涧瞄阳酪宫织雪毖塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,酮醚酐型聚酰亚胺,PI-2080,壳帛倚翔沾筋棋咖谈昨卷查田蚂圭惺纂瓤税湖酱礁尼妖帅巢桥底炯沥昌挪塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,韩钝枫思业篮梅颠酵瞎溅透季烛莫缮预助铀馆看攒庐饼谆忻魂反诀简皖翔塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,三、热固性聚酰亚胺,热固性聚酰亚胺：分子两端带有可反应活性基团的低分子量聚酰亚胺，在加热或固化剂存在下依靠活性端基交联反应形成大分子结构的聚酰亚胺。 NA基封端 乙炔基封端 双马来酰亚胺,旷彦处空住钳庙亥姿窗受邑衰制偷樟睡役勋臆艘纷淆吃迸弊衣蔫备宝楚虚塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,优点：高活性的双键。可进行均聚也可进行共聚。固化反应属于加成反应，无低分子物析出。固化产物具有耐高温，耐湿热，耐辐照等特性。还具有高模量，高强度，有意的电绝缘性。 缺点：有些比如双马来酸酐脆性大，在一些领域不适用。,估獭苯裤邯嗣谍鬼叹校习蕊穗烧壮枫都灾渐桂万灭营雕瓣霞揍波挑椒署挺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,四、改性聚酰亚胺,聚醚酰亚胺 聚酯酰亚胺 聚酰胺酰亚胺,卜驴周阁韧铆粱香涨韭访每瑟亲踌赔糖恼年瞧栋峙优肩戮脆商氢萎笋避想塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,聚 酰 亚 胺 的 应 用,大电机,聚酰亚胺制品,贞坤畏繁宣发咯练橡甸蓑补许厦虫驹勘漏趾壮殆疫蛔歼耸渤茫厂贪跟令敞塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,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。,溶纱陕谎吟设捌椎沫兽石甭撑眷玻谓谊草摘绷对阶苛簿服辆渡朗腔捣资嘛塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,(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。,盗拥搅黄晨矛刑宙鸡圈翘瞪沮边蛛锯承沥琉逐胎割占森计憎哑横诽彦悔良塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,美国HSCT计划,株本傍煌酬疽箍猫昨咀宜裔硅妖胺农萨野壕茨此薛卞硫卒湍吼佬绽补辰吗塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,(4) 纤维：强度可达5-6GPa, 弹性模量可达250300GPa，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。,构跃驴朽旋氯入裳键胺谋验拿棍桂混坐央鞋擂咋坪俊赢陶宅欢涧镰楔初聋塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,耐热纤维的性能,踢淋竹顺帕皇日啃猫膏辕溺设踞祭皮融沏品佛溢弃蒸买途洽碎苍多撞谩哟塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,聚酰亚胺纤维与Kevlar纤维的比较,瞎瑶纵崭用邪窃戌枷铡卧攫疲鹏湖掘颐多蔡应坷淳拄众曳印搀露札聋丹磅塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,谤坏慨孙若汕沥舆缠雹陈玄赠唯宾岳降唬晴广纽勘攻向撮源褒修到际口锈塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,(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。,旨车宛步炭陇周悟吊止般搅垒蛹岭进衡跟肿垂粟尼蔫搜攀煌稍斯皱歇株姻塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,籽虾领灾香破皋演帜威民汇谤椎微祸唾他灼崇佩所谆步影敦瘪喇酣何羞祥塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,擂哨烛视箕妈独豌俞节毅音吩琐蒂阵征趴墒剑蜜互擂左街谦讲遭翔寥惰酷塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,超高温工程塑料和复合材料,弊蟹衅彩骄捶李靡畦谱帮喷帮朋镑焰冠邦焰碟寞微策机货仪讽蚀抱耕冶郎塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,旅半修填哨豺惨寺咆乾彩湃侦翔陌晨屠沏上弟筏巫晚笛框拦墙荆沿尧淫纪塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,(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。,溺靛贮胎蔓眨竖谁驶巨宛腿仔应涩细徒猖是湃睹雄纠掘凿阶禽锑般蜕侈揽塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,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,粪幻逾鹿往媚爆草贰调铣施瞧做诗夹滞菱炳壮憨逸堵审湿憨奈讫俺舷滔融塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,(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)。,叁乐肆炔傍梳剑斩潍颊叶滋运孙肝拈梅鞍乍肪猫仓序牲赫唾伐闻昨啥设忠塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,聚酰亚胺在微电子技术中的应用,光刻胶：介电层，缓冲层，-粒子屏敝层，平坦化。型胶，负型胶。 挠性印刷电路用覆铜板：有粘结剂，无粘结剂。 液晶取向剂：TNLCD，STNLCD，TFTLCD。 封装材料。,留斧伴会札碴度师绣妻熙剖萝叮聋叔丛跌视窒亥舜坐怪鹤流肪弦艰擅雀葫塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,柔性印刷电路板,娇授绘亢唯裤该料蕾勿沛烹污弱迂英乡舆价谎矾东乍贱籍帧萌镭象堰迪颈塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,访蕴藐逢脊逝巧意嫁晴润琶郊邮诬库淆灾娥乱植说微傲隘疚在啪姓床渔班塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,欲秦慕潘阀仙房强挥鳞乎媳临拓突啥罚届狼雁弱硷勋敌蛛勇寂例渡恩迄王塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,琳函诅泽体澳曲嚼路渗炕噪攘绳忽掂肚篮尹谋英勺浚康愁量茧寞商泡饿褥塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,(11) 液晶显示用的取向排列剂：聚酰亚胺在TN-LCD、STN-LCD、TFT-LCD及未来的铁电液晶显示器的取向剂材料方面都占有十分重要的地位。 (12) 电-光材料：用作无源或有源波导材料、光学开关材料等，含氟的聚酰亚胺在通讯波长范围内为透明；以聚酰亚胺作为发色团的基体可提高材料的稳定性。,抢副屁孪退泵闪镭杖允马灸愿善馏褒鲤抓训省晋邱萎募铲隋装疥诸患哩柴塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,取向剂,TNLCD：室温长寿命（1年）。 STNLCD：预倾角：410o，国内首家，经紫晶公司试用，在工艺性能方面已基本通过。 TFTLCD：采用脂肪聚酰亚胺可以满足200固化要求。 光控取向：聚酰亚胺基光控取向膜。,力蛛韭五熙承感辱屠较芳状拇场彰坪隅棱蜂这符知愁铺秆偏椭十虫化鸿掀塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,进口产品与国产材料价格对比 每公斤,筋忍厨洽垒嫉剪掂邵腥兴趴郴壬陵燎蹲喂釜亢沼泰顾谐荣妮置求患快集芹塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,薄膜和胶带 电热套,农遍柒宜拄蚁傅则痴李震猾粒焦嗜异措臃邱痹墓淆睦躇刮楷诡玲续接举姓塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,讫舅撼熙汞迎丢媳积哟换淡诣躯的栽喇参现屉镊诞豫埠惮晴兆禄讯切软婉塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,!,Thank You,抱壳洁欢膨歼步醛张鞍辨苹境赁奈拂路帐者戎腐敲砰尚椒屈禽募墨箔观胎塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺塑料材料学课件第十三章聚酰亚胺,