聚酰亚胺的合成与耐酸碱性能研究文献综述

 2023-12-05 04:12

文献综述

聚酰亚胺(PI)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[1]。作为综合性能最佳的有机高分子材料之一,具有较好的耐温性能、电气性能、耐辐射性能等而被作为一种特种工程材料,广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等多个领域[2-5]。上世纪60年代,PI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。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。二十世纪60年代中期,PI主要用于航空航天和电绝缘领域。直到70年代,因为超音速运输机和空间科学计划的减少,PI市场需求逐步增长。到80年代,一些既降低成本,又改进加工性能的改性PI被开发出来,我国对PI的需求进而重新恢复。PI薄膜、涂料和层压品需要量增加,PI的销售额扩大。90年代中期以后,因航空航天和军工应用的增加,PI市场继续扩大[6-7]。 PI薄膜最主要的生产厂家是美国杜邦公司,其生产能力约占世界聚酰亚胺薄膜生产能力的70%,其余几家仅占30%。目前杜邦公司仍占有美国PI薄膜市场的90%,钟渊化学工业公司仅占10%。杜邦公司生产PI薄膜的历史最长、产量最大且技术先进,其系列专利权在1985年到期之前一直处于垄断地位。近十多年来虽然有一些新品种聚酰亚胺薄膜问世,但杜邦公司的Kapton薄膜仍然占据主导地位[8-9]。 现有的PI虽具有优良的综合性能,但也存在缺陷。例如,PI分子主链上含有苯环和酞亚胺环结构,由于电子极化和结晶性,致使PI存在较强的分子间作用,引起PI分子链紧密堆积,从而导致了PI具有明显的吸水性和热膨胀性[10];PI可作航天器热包层材料和太阳能电池组的柔性支撑材料,然而,空间环境将会严重缩短PI的使用寿命,尤其是原子氧引起航天器表面材料的剥蚀和性能退化[11];在电子电器领域[12],PI的热导率仅有0.2 W/mK,不能很好的适用于现代电气系统的散热需求;PI的耐腐蚀性能有待提高等[13-15]。因此,随着科学技术的发展,人们对PI的性能要求也越来越高。目前及今后该领域的研究主要在于PI进行改性,提高相关性能,以满足不同的应用要求。 目前对聚酰亚胺的研究大都集中在如何改善提高其机械力学性能,而对聚酰亚胺耐酸碱腐蚀性能的研究报道还很少,本课题在合成聚酰亚胺基础上进一步开展耐酸碱腐蚀性能研究,对拓宽其应用领域具有积极意义。

参考文献:

[1]Liaw D J,Wang K L,Huang Y C,et al.Advanced polyimide materials:Syntheses,physical properties and applications[J].Progress in Polymer Science,2012,37(7):907-974.

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[3]李玲玲,刘庆生,邓炳耀.聚酰亚胺纤维的耐化学腐蚀性研究[J].产业用纺织品,2012,263(8):25-30.

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[5]沈自才,郭亮,马子良,等.聚酰亚胺薄膜在gamma;射线辐照下的力学性能退化研究[J].航天器环境工程,2016,33(1):100-104.

[6]彭秧锡.聚酰亚胺新型材料及其应用[J].化学教育,2004,25(4):7-10.

[7]楚晖娟,朱宝库,徐又一.聚酰亚胺泡沫材料在航空航天飞行器中应用进展[J].宇航材料工艺,2006,36(3):1-3.

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