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联苯型环氧树脂导热

发布时间:2024-10-10 01:07:47

㈠ 什么材料在燃气点燃后,不溶而且吸热导热率又高又好

PBB和PBDE作为阻燃剂常存在于PP、PA、PE、PS、ABS、EVA及PET、PBT等易燃塑料的制品中。PBB、PBDE 在未受控制的燃烧过程中(温度低于1200 度)可能产生溴化二苯二恶英/呋喃(PBDD/F),此二者均属于强烈致癌性及致畸胎性物质。这些物质可能造成影响严重且范围广泛的空气、河流水体等生态环境污染。因此,欧盟RoHS等相关指令禁止多溴联苯(PBB)及多溴联苯醚(PBDE)在塑料制品中的的使用。阻燃剂一般分为有机阻燃剂(如卤化物阻燃剂PBB、磷酸酯)和无机阻燃剂(如氢氧化铝、硼酸锌)。除了受限的PBB及PBDE外,目前在工业上最常见的阻燃剂是磷酸酯、氧化锑、氢氧化铝及硼酸锌。下面对不同的阻燃剂替代方案做一简要概述。1. 氢氧化铝(镁)氢氧化铝是无机阻燃剂,其阻燃机理是受热分解放出大量的水蒸气,其反应式为:2Al(OH)3 → A1203 + 3H2O这是个强吸热反应,吸热量达到l967.2J/g,起到冷却聚合物的作用,反应产生的水蒸气可以稀释可燃气体,抑制燃烧蔓延,新生成的氧化铝还具有较高的活性,能吸附烟尘颗粒,起到抑烟作用。另外,氢氧化铝还具有阻滴,促进炭化作用,能长期保留在聚合物中且能增加其抗电弧性。Al(OH)3具有稳定性高、不易挥发、成本低等优点,因此,被誉为“无公害阻燃剂”。但是,它的一些缺点也制约着它的应用。由于是极性无机材料,Al(OH)3与有机聚合物的亲和性差,界面结合力小,因此填充量大、相容性差,不利于聚合物的加工,降低其制品的机械性能。为了克服上述缺点,普遍采用偶联剂进行表面处理。常用的偶联剂有硅烷和酞酸醋类。表面处理可以改善Al(OH)3对基体的亲和力,以确保材料原有的耐冲击强度。另外,改进造粒技术,使粒度分布变窄,获得超细粒径的Al(OH)3,这样可使Al(OH)3更均匀地分散在合成材料中,提高基体材料的力学性能和耐热性能,提高阻燃效果。随着Al(OH)3粒径分布的不断改善和表面处理技术的应用,其质量分数从40%上升到60%,制品的物理性能也随之得到不断增强。氢氧化铝阻燃剂主要应用于塑料、橡胶、SMC\BMC、人造大理石以及绝缘电器填充料等行业中。国内氢氧化铝阻燃剂常见供应商为合肥中科阻燃新材料有限公司、苏州纳方工程材料有限公司等。与氢氧化铝阻燃原理以及性能相似的还有氢氧化镁阻燃剂(Mg(OH)2),其常见的国内供应商为郑州富龙新材料科技有限公司、上海慧罗公司(代理美国雅保)等。2. 红磷红磷是一种性能优良的阻燃剂,具有高效、抑烟、低毒的阻燃效果,红磷在400℃受热分解,解聚形成白磷,白磷在水汽存在下被氧化成粘性的磷的含氧酸,这类酸即覆盖于被阻燃材料表面,促使材料表面加速脱水炭化,形成炭层。液膜和炭层可起到蓄热、阻止气体交换的作用,保护下层不再被继续氧化,起到阻燃作用。但是在实际应用中易,红磷吸潮、氧化、并放出剧毒气体,粉尘易爆炸,而其呈深红色,在与树脂混炼、模塑等加工操作过程中存在着火危险,且与树脂相容性差,不宜分散均匀,导致基材物理性能下降。为了克服这些缺点,红磷颗粒的表面改性处理成为重要研究课题之一。目前,普遍采用的方法是微囊化:用Al(OH)3、金属硫酸盐、合成树脂等对其进行表面包覆,形成一层“薄壁”,改善界面结合能力,克服红磷作为阻燃剂的缺点。微胶囊红磷(MRP)是目前市场上常见的产品。红磷阻燃剂主要应用于聚乙烯、聚丙烯、ABS、高抗冲聚苯乙烯、尼龙、环氧树脂等工程塑料的阻燃。国内红磷阻燃剂常见供应商为祥硕塑料阻燃材料有限公司、马鞍山市源川阻燃材料有限公司等。3. 硼酸锌硼酸锌外观为白色或淡黄色结晶粉末,是一种多功能无机添加型阻燃剂,其分子是为2ZnO·3B2O3·3.5H2O。室温下水中溶解度<0.28%wt,不溶于冷水,热水中微溶,能被强酸或强碱水解,易溶于盐酸、硫酸、二甲亚砜,可溶于氨水,在氢氧化钠中溶解性稍差,不溶于乙醇、正丁醇、苯及丙酮等有机溶剂。硼酸锌具有热稳定性好,失水温度高,脱结晶水的温度可达300℃以上。相对密度小、粒径细、易分散、无毒性是其独特之处。硼酸锌的阻燃机理是通过吸热作用、覆盖作用、抑制链反应和释放不燃气体等若干途径或机理发挥其阻燃作用的。与其它有机和无机阻燃剂相比较。它的阻燃效果更优、抑烟性好(能减少燃烧黑烟量25%),可保持透明塑料的透明度,使用时无需处理等优点。硼酸锌具有多种优异性能,其中协效作用尤为显著,这使得其应用更加广泛。在无机阻燃剂中,氢氧化铝具有阻燃、消烟、填充3种功能。因其不挥发、无毒,又可与多种物质产生协同阻燃作用,被誉为无公害的无机阻燃剂。但是氢氧化铝在使用时通常需要加入50%(质量分数)以上才能显示很好的阻燃效果。氢氧化镁和氢氧化铝的情况一样。这样就会由于大量添加使基材树脂加工性能变差.力学性能损失较大。三氧化二锑是卤素阻燃剂必不可少的协同剂,但是单独使用时阻燃作用很小。硼酸锌由于具有较高的脱水温度(大于300℃),超过大多数的聚合物的分解温度,可以全部或部分代替三氧化二锑用于热固性聚酯配方中,降低了使用成本,也可以与氢氧化铝、氢氧化镁和磷系阻燃剂产生良好的协效作用,从而减少了它们的添加量,降低了它们对基材加工性能的影响。硼酸锌主要应用于塑料和橡胶的加工,如PVC、PE、PP、增强聚酰胺、聚氯脂、聚苯乙烯、环氧树脂、聚脂酸乙烯树脂及天然橡胶,苯乙烯丁二烯橡胶、氯丁橡胶等。还可以被应用于纸张、纤维织物、装饰板、地板革、壁纸、地毯、陶瓷釉料、杀菌剂,涂料的生产中,以提高阻燃性能。国内硼酸锌常见供应商为淄博五维实业有限公司、河南省天隆阻燃材料有限公司等。4. 聚磷酸铵聚磷酸铵是良好的无机阻燃剂,为白色粉末,分解温度大于256℃,聚合度在10-20之间为水溶性的,聚合度大于20难溶于水。比有机阻燃剂价廉,毒性低,热稳定性好,可单独或与其它阻燃剂复合用于塑料的阻燃。高温下,迅速分解成氨气和聚磷酸,氨气可以稀释气相中的氧气浓度,从而起阻止燃烧的作用。聚磷酸是强脱水剂,可使聚合物脱水炭化形成炭层,隔绝聚合物与氧气的接触,起阻止燃烧的作用。聚磷酸铵主要应用于膨胀型防火涂料、聚乙烯、聚丙稀、聚氨酯、环氧树脂、橡胶制品、纤维板及干粉灭火剂等。国内聚磷酸铵常见供应商为济南金盈泰化工有限公司、富源化工有限公司、上海新华阻燃剂总厂等。5. 磷酸酯(有机磷系)磷酸酯类有机磷系阻燃剂与基体材料的相容性好,兼有阻燃与增塑双重功效,在有机磷系阻燃剂中应用最为广泛。但是有机磷系阻燃剂多为液体,具有挥发性大、流动性强、发烟量大、热稳定性较差等缺点,使其应用受到一定限制。为克服这些缺点,采用缩聚反应制得相对分子质量高的有机磷系阻燃剂,可以有效地降低其挥发性。磷酸酯类阻燃剂主要应用于PC,PC/ABS,PPO/HIPS等聚合物。其国内常见供应商为深圳市吉瑞化工有限公司、河北振兴化工橡胶有限公司等。6. 三聚氰胺(有机氮系)常用的有机氮系阻燃剂有三聚氰胺及其衍生物。含氮阻燃剂毒性低、阻燃效率高、耐热性能良好。由于热分解温度较高,不必担心材料在加工时使阻燃剂分解而导致阻燃失效。此外,在含氮化合物分解时,产生的气体腐蚀性小,经过氮系阻燃剂处理的高分子材料发烟量低,表现出很好的抑烟效应。但是三聚氰胺单独使用时阻燃效率不高,需要与其它阻燃剂复合使用,产生协同效应,以提高阻燃效率。通常三聚氰胺与聚磷酸胺、季戊四醇复配使用。三聚氰胺类有机氮系阻燃剂主要应用于制造膨胀型防火涂料中的发泡成分,其发泡效果好,成炭致密。除单独作阻燃剂外,常用的阻燃品种是与酸反应产生的衍生盐,广泛用于PE、PP以及PVC塑料等热塑性、热固性塑料等领域;三聚氰胺与液态磷酸酯合用,广泛应用于阻燃聚氨酯泡沫材料。国内三聚氰胺常见供应商为上海海以工贸有限公司、连云港传奇阻燃材料有限公司等。7. 膨胀性阻燃剂在使用上,还可以将阻燃剂分为填充性阻燃剂与膨胀性阻燃剂。无机阻燃剂多为填充性阻燃剂,具有燃烧时发烟量少,无有害气体等优点。但其本身阻燃效率并不高,填充大量的阻燃剂才能够达到一定的效果。因此需要对阻燃剂进行改性或加入阻燃协效剂才能达到更好的阻燃效果。常见的处理技术为:超细化以及纳米化技术、表面处理及包覆技术、阻燃协效剂红磷的微胶囊化等。而对于膨胀型阻燃剂多为多种阻燃剂协同组成的,主要有三部分组成,分别是成炭剂(炭源)、脱水剂(酸源)和发泡剂(气源)。其中,成炭剂是指在燃烧过程中能被脱水剂夺走水分而被炭化的物质。主要是一些含炭量高的多羟基有机化合物。常见的有季戊四醇,此外尼龙6的成炭效率高,使用也较为广泛。脱水剂是指在燃烧过程中夺取膨胀型阻燃剂中成炭剂水分的物质,主要作用是促进多羟基化合物脱水炭化,形成具有一定厚度的不易燃烧的炭质层。脱水剂主要是一些无机酸盐和无机酸酯类。用得最多的是磷酸铵盐、磷酸酯、硼酸盐和硅酸盐。发泡剂,在被阻燃系统中受热时,分解释放出大量无毒并能灭火的气体,同时发生膨胀并形成海绵状细泡结构的化合物。常用的发泡剂有三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、硼酸胺、双氰胺甲醛树脂等。经过上述阻燃剂协同作用之后,膨胀性阻燃剂可以分解产生的不燃性气体使熔融状态的系统发泡膨胀,并且无机酸开始对多元醇和酯进行脱水炭化,形成炭渣和无机物,最终使系统开胶化和固化,形成具有隔热、隔氧的带微孔结构的泡沫炭质层。膨胀型阻燃剂主要应用于PE、PP等塑料的阻燃中。其国内常见供应商为威海天创化工有限公司、广州银塑阻燃材料有限公司等。当阻燃材料用于潮湿环境、海洋气候、露天环境等场所进行防火保护时,传统膨胀型阻燃剂因其耐候性、盐析性、水溶解性等,使其应用受到一定限制。可膨胀石墨(EG)就是最近发展起来的一种新型的膨胀型阻燃剂。它可以很好地克服传统膨胀型阻燃剂的缺点,适用范围更广。将天然石墨经过特殊处理,使其形成特殊层间化合物。当被迅速加热至300℃以上时,可沿一轴向膨胀数百倍。膨胀后的石墨形成很厚的多孔炭层,起到隔热作用。EG资源丰富,制造简单,价格低廉,无毒,低烟。在实际使用中,它需同其他物质(如红磷)复合使用,以产生协同效应。国内膨胀石墨阻燃剂常见供应商为青岛百川石墨有限公司、龙鼎化工有限公司等。 环保阻燃剂还包括有机硅系阻燃剂(如硅油、硅树脂、硅橡胶、硅烷偶联剂等)以及新型的纳米材料阻燃剂,由于开发的比较晚,应用并不是十分广泛。另外,还存在不含PBB及PBDE的溴系阻燃剂,如十溴二苯乙烷、十溴二苯醚等,虽然可以满足RoHS等的要求,但因为含有卤素而受到质疑,预计在不久的将来会受到限制。

㈡ 有什么材料是既绝缘又导热性好的

有以下材料:

1、石膏:
是单斜晶系矿物,是主要化学成分为硫酸钙(CaSO4)的水合物。石膏是一种用途广泛的工业材料和建筑材料。可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料等。
石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性,使之具优良的隔音、隔热和防火性能。
2、硅胶:
硅胶(Silica gel; Silica)别名:硅橡胶是一种高活性吸附材料,属非晶态物质,其化学分子式为mSiO2·nH2O。不溶于水和任何溶剂,无毒无味,化学性质稳定,除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组份和物理结构,决定了它具有许多其他同类材料难以取代得特点:吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。 硅胶根据其孔径的大小分为:大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶。
3、Upilex
由联苯四甲酸二酐与二苯醚二胺(R型)或间苯二胺(S型)制得。薄膜制备方法为:聚酰胺酸溶液流延成膜、拉伸后,高温酰亚胺化。薄膜呈黄色透明,相对密度1.39~1.45,有突出的耐高温、耐辐射、耐化学腐蚀和电绝缘性能,可在250~280℃空气中长期使用。玻璃化温度分别为280℃(Upilex R)、385℃(Kapton)和500℃以上(Upilex S)。20℃时拉伸强度为200MPa,200℃时大于100MPa。特别适宜用作柔性印制电路板基材和各种耐高温电机电器绝缘材料。绝缘效果非常好,单位介电强度291千伏/毫米。

㈢ 环氧树脂成分分析

在电子元器件世界中,环氧树脂凭借其卓越的耐热性能和电绝缘特性,已经成为集成电路封装领域的首选材料。然而,随着技术进步和市场需求的提升,对环氧树脂的特性提出了更高要求,特别是针对低应力、耐热冲击和低吸水性等问题。科研人员正在通过分子结构的创新设计来突破这些瓶颈,例如,通过引入联苯和氟元素,强化其耐湿热的性能,同时探索新型环氧树脂的合成路径。

在众多特殊类型的环氧树脂中,联苯型以其耐高温的特性脱颖而出,硅和氟的加入则赋予了更强的耐化学侵蚀能力。双环戊二烯和含萘的环氧树脂则以其低吸水性见长,而脂环族环氧树脂则以其卓越的阻燃性能赢得关注。不仅如此,共混改性技术也被广泛用于提升环氧树脂的整体性能,以满足日益精细化的电子封装需求。

未来的研究焦点在于开发出能够适应国内电子封装行业特定需求的高性能环氧树脂。在这个领域,刘金刚(2005)、蔡红莉等人(2006)的研究深入探讨了环氧树脂性能与合成的关系,谭怀山等(2008)的研究则为这一领域提供了宝贵的知识。黎艳(2005)、炳恒(1982)等人的工作同样为改性添加剂的研究奠定了基础。诸如王涛(2007)、LIN等(2003)、Pan等(2007)以及XIE等(2001)的研究者,他们对新型环氧树脂的深入探究,推动了行业技术的革新。刘中国(2013)和赵伟超等人(2009)的高性能电子封装材料研究,更是展示了科技前沿的探索精神。刘龙等人(具体年份不详)的COB电子封装胶方法,为封装技术的未来发展提供了新的可能。

总之,环氧树脂成分分析与改性研究正向着更高的性能目标迈进,每一步创新都为电子封装领域的进步添砖加瓦。我们期待在不久的将来,能看到更多适应实际应用需求的高性能环氧树脂产品在市场上崭露头角。

㈣ 电子元件的塑封和电子级环氧模塑料

电子封装:环氧模塑料的革命性角色


在半导体行业飞速发展的驱动下,电子封装技术的提升至关重要。封装不仅负责信号传输、散热和连接,更是电路性能的基石,其小型化和可靠性直接决定了成本效益。塑料封装,尤其是电子级环氧模塑料,因其成本效益和广泛应用,成为封装领域的关键支撑。


随着集成电路技术的进步,环氧塑封料的需求日益增长,特别在耐潮性和低应力方面的要求不断提高。为了确保芯片的长期稳定性和性能,封装材料必须能抵御水分渗透,同时减少离子性杂质对芯片的腐蚀。这涉及原材料提纯、离子捕捉剂的添加和硅微粉纯度的保证,以实现高耐潮性。


另一方面,材料间的热膨胀系数差异可能导致封装内部应力,影响整体性能。通过优化表面处理填料和增强粘接力,环氧模塑料得以降低应力,确保封装的机械稳定。此外,对放射性元素的控制同样重要,以防止信息破坏和软误差的产生。


技术挑战与解决方案



中国科学院化学所在这方面取得了显著成就,如KH950系列等产品广泛应用在半导体封装中,推动了工业技术的革新。


性能与发展趋势


电子级环氧模塑料在行业标准框架下,由环氧树脂、固化剂和填料组成,每种成分都对性能有深远影响。新型树脂如联苯型和DCPD,尽管价格较高,但其低熔融黏度和低膨胀特性使它们成为理想选择。然而,它们的性能与价格之间的平衡是关键。


环氧树脂的特性如高耐热、低膨胀、阻燃性等,都在研发中不断优化,以适应不同封装需求。固化剂的选择则影响固化速度和稳定性,而填料如硅微粉和二氧化硅粉则在提高性能和降低成本上发挥重要作用。


总结,环氧模塑料的制备工艺和性能测试严格遵循行业标准,从物料处理到模具技术,每一步都关乎封装的品质。通过不断的技术突破,如快速固化、无后固化、低膨胀等特性,环氧模塑料正为电子行业的未来铺设道路。


封装工艺的关键环节


在实际生产中,精确的模具温度、压力和速度控制至关重要。如175±2℃模具温度,保持1min后模塑,7.0±0.2MPa压力,以及6.0±1cm/s的注塑速度,确保螺旋流动长度的精确测量。此外,固化时间、密度和电气性能等测试都需遵循严格的标准。


环氧模塑料的存储和使用要求规范,确保其在生产过程中始终保持最佳性能。在产品考核与工艺优化过程中,针对可能出现的问题,如未填充、粘模和溢料等,都有针对性的解决方案。


随着半导体行业的不断进步,环氧模塑料技术也在持续创新,以适应PBGA和SMT等复杂封装需求,如BGA封装的高密度和低翘曲特性,以及PBGA的高粘接性能。新型材料如KH-950系列和EME-7351,正引领着封装技术的未来。

㈤ 环氧树脂砂浆干活时通风对人体还有害吗

环氧树脂地坪分为很多种,具体要看施工单位使用什么材料,气味越大有毒挥发物也越多,危害越大,现在大部分工程中都推荐施工水性环氧地坪或者无溶剂环氧地坪,如果追求耐磨度及环保型,还可以施工零溶剂的聚氨酯砂浆地坪材料!
国外科学工作者认为,能源问题和固化剂毒性是环氧树脂应用中不可回避的两个问题。因此,对固化剂毒性的研究十分重视,研究重点放在固化剂毒物学数据的测试上,其中以半致死量LD50指标为主要目标。所谓半致死量,就是对动物集团(如一群白鼠)50%致死的药品刘量,用mg/kg的单位来表示。这是表示固化剂的急性毒性数据。另外,还有亚急性试验(需90天始得结果)和慢性毒性实验(需2a始得结果)的数据。

一、固化剂的毒性作用

固化剂的物理、化学性质,对毒性的影响很大。比如固化剂是液态还是固态,其毒性作用并不一样,固态易附在皮肤上,而液态则有蒸气压的存在。一般而言,固化剂的化学活性大,则其生物质活性也强,易引起毒害,似乎成为规律。固化剂的毒性表现在以下几个方面。

1、急性毒性。一般采用LD50表示。胺类固化剂毒性是比较强的。大多数有机多胺对老鼠呼吸道刺激致死的LD50值约为蒸气浓度1000~12000ug/g,暴露时间4~6h。伯胺、仲胺的刺激性比叔胺强,芳香胺毒性比脂肪胺大。如间苯二胺的毒性比二乙烯三胺毒性强10倍。吡啶、哌嗪能引起肝脏和肾脏的损伤,具有较大的全身毒性。酸酐类固化剂易引起皮炎,而经口毒性比较小。

2、对皮肤、黏膜的刺激作用。固化剂的毒害,更为重要的是体现在对皮肤和黏膜的刺激性上。因为胺是有机碱,能溶于水和脂肪,所以也能在皮肤的脂肪中溶解、浸透,引起皮炎。长时间的刺激,易导致泛发性强皮炎症,出现点状红斑,形成水泡,开裂甚至形成片状剥落,以致于组织坏死。Hine等人进行过有关详细的研究工作,其结果如表3-52所示。由于胺类具有较大的挥发性,其蒸气刺激眼睛可引起结膜炎、流泪和角膜水肿。在高浓度范围或较高浓度下长期接触,也会对呼吸道有明显的刺激作用,会引起气管炎、支气管炎。酸酐类对皮肤的刺激性较弱,但它的粉尘对眼和鼻、喉等呼吸道的黏膜的刺激相当强,可引起支气管炎。

3、固化剂的过敏作用。所谓过敏,即某化合物一旦对人体的皮肤作用后,形成过敏体,在下一次或以后的多次反复接触中,并不因为接触程度如何,皮炎也会发生。出现这种情况后,应中断接触该种过敏化合物的工作。过敏作用的发生比较复杂,正在继续研丸如Ciba公司采用布丁试验,对动物进行研究。美国塑料工业协会(SPI)推出了自己的标准。

4、固化剂的其他毒害作用。除了芳胺、杂环胺类固化剂对内脏的损害外,联苯芳香胺具有致癌性,目前已经禁止生产、使用。间苯二胺、二氨基二苯基砜已为众多毒物学工作者证实没有致癌性,对以前的看法予以否定。

二、使用固化剂的安全操作

1、用毒性低的固化剂取代毒性大的。

2、改善操作环境,将操作区域与非操作区域有意识地划开,尽可能自动化、密闭化,安装通风设施等等。

3、加强劳动保护,采用防护手套、服装等办法,尽量避免固化剂与皮肤接触。

4、操作场所及时清扫,保持卫生。5、及时清洗手、脸等外露皮肤,如果眼、喉等器官受到侵害,应请医生处理。

㈥ 聚酰亚胺的化学物质缩写代码怎样写

聚酰亚胺
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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。
目录
1概述
2分类
▪ 缩聚型
▪ 加聚型
▪ 子类
3性能
4质量指标
5合成途径
6应用
7展望

1概述编辑
英文名:Polyimide
简称:PI

聚酰亚胺
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。近来,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"。

2分类编辑
缩聚型
缩聚型芳香族聚酰亚胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反应而制得的。由于缩聚型聚酰亚胺的合成反应是在诸如二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等高沸点质子惰性的溶剂中进行的,而聚酰亚胺复合材料通常是采用预浸料成型工艺,这些高沸点质子惰性的溶剂在预浸料制备过

聚酰亚胺
程中很难挥发干净,同时在聚酰胺酸环化(亚胺化)期间亦有挥发物放出,这就容易在复合材料制品中产生孔隙,难以得到高质量、没有孔隙的复合材料。因此缩聚型聚酰亚胺已较少用作复合材料的基体树脂,主要用来制造聚酰亚胺薄膜和涂料。
加聚型
由于缩聚型聚酰亚胺具有如上所述的缺点,为克服这些缺点,相继开发出了加聚型聚酰亚胺。目前获得广泛应用的主要有聚双马来酰亚胺和降冰片烯基封端聚酰亚胺。通常这些树脂都是端部带有不饱和基团的低相对分子质量聚酰亚胺,应用时再通过不饱和端基进行聚合。
①聚双马来酰亚胺
聚双马来酰亚胺是由顺丁烯二酸酐和芳香族二胺缩聚而成的。它与聚酰亚胺相比,性能不差上下,但合成工艺简单,后加工容易,成本低,可以方便地制成各种复合材料制品。但固化物较脆。
②降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂
其中最重要的是由NASA Lewis研究中心发展的一类PMR(for insitu polymerization of monomer reactants, 单体反应物就地聚合)型聚酰亚胺树脂。RMR型聚酰亚胺树脂是将芳香族四羧酸的二烷基酯、芳香族二元胺和5-降冰片烯-2,3-二羧酸的单烷基酯等单体溶解在一种尝基醇(例如甲醇或乙醇)中,为种溶液可直接用于浸渍纤维。
子类
聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物,英文名Polyimide(简称PI),可分为均苯型PI,可溶性PI,聚酰胺-酰亚胺(PAI)和聚醚亚胺(PEI)四类。

3性能编辑
1、全芳香聚酰亚胺按热重分析,其开始分解温度一般都

聚酰亚胺
在500℃左右。由联苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺,热分解温度达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℃的液态氦中不会脆裂。
3、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,杭州塑盟特热塑性聚酰亚胺(TPI)的冲击强度高达261KJ/m2。而联苯型聚酰亚胺(Upilex S)达到400Mpa。作为工程塑料,弹性膜量通常为3-4Gpa,纤维可达到200Gpa,据理论计算,均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的纤维可达 500Gpa,仅次于碳纤维。
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。
5、 聚酰亚胺的热膨胀系数在2×10-5-3×10-5℃,南京岳子化工YZPI热塑性聚酰亚胺3×10-5℃,联苯型可达10-6℃,个别品种可达10-7℃。
6、 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%。
7、 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100-300KV/mm,广成热塑性聚酰亚胺为300KV/mm,体积电阻为1017Ω·cm。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。
8、 聚酰亚胺是自熄性聚合物,发烟率低。
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。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。

4质量指标编辑
外观淡黄色粉末
弯曲强度(20℃) ≥170MPa
密度 1.38~1.43g/cm3
冲击强度(无缺口) ≥28kJ/m2
拉伸强度 ≥100 MPa
维卡软化点 >270℃
吸水性(25℃,24h)
伸长率 >120%

5合成途径编辑
聚酰亚胺品种繁多、形式多样,在合成上具有多种途径,因此可

聚酰亚胺
以根据各种应用目的进行选择,这种合成上的易变通性也是其他高分子所难以具备的。
1、聚酰亚胺主要由二元酐和二元胺合成,这两种单体与众多其他杂环聚合物,如聚苯并咪唑、聚苯并哑唑、聚苯并噻唑、聚喹哑啉和聚喹啉等单体比较,原料来源广,合成也较容易。二酐、二胺品种繁多,不同的组合就可以获得不同性能的聚酰亚胺。
2、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、 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的对分子量进行调控。
4、 以二酐(或四酸)和二胺缩聚,只要达到一等摩尔比,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的提高,从而给加工和成粉带来方便。
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。
6、 利用聚酰亚胺中的羧基,进行酯化或成盐,引入光敏基团或长链烷基得到双亲聚合物,可以得到光刻胶或用于LB膜的制备。
7、 一般的合成聚酰亚胺的过程不产生无机盐,对于绝缘材料的制备特别有利。
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。

6应用编辑
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Upilex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。
7.胶粘剂:用作高温结构胶。广成聚酰亚胺胶粘剂作为电子元件高绝缘灌封料已生产。
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,在对有机气体和液体的分离上具有特别重要的意义。
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a-粒子起屏蔽作用,减少或消除器件的软误差(soft error)。
11. 液晶显示用的取向排列剂:聚酰亚胺在TN-LCD、SHN-LCD、TFT-CD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。
13.湿敏材料:利用其吸湿线性膨胀的原理可以用来制作湿度传感器。
综上所述,不难看出聚酰亚胺之所以可以从60年代、70年代出现的众多的芳杂环聚合物脱颖而出,最终成为一类重要的高分子材料的原因。

7展望编辑
聚酰亚胺作为很有发展前途的高分子材料已经得到充分的认识,在绝缘材料中和结构材料方面的应用正不断扩大。在功能材料方面正崭露头角,其潜力仍在发掘中。但是在发展了40年之后仍未成为更大的品种,其主要原因是,与其他聚合物比较,成本还是太高。因此,今后聚酰亚胺研究的主要方向之一仍应是在单体合成及聚合方法上寻找降低成本的途径。
单体的合成
聚酰亚胺的单体是二酐(四酸)和二胺。二胺的合成方法比较成熟,许多二胺也有商品供应。二酐则是比较特殊的单体,除了用作环氧树脂的固化剂外主要都是用于聚酰亚胺的合成。均苯四甲酸二酐和偏苯三酸酐可由石油炼制产品重芳烃油中提取的均四甲苯和偏三甲苯用气相和液相氧化一步得到。其它重要的二酐,如二苯酮二酐、联苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐等已由各种方法合成,但成本十分昂贵,例如六氟二酐每千克达到上万元。中国科学院长春应用化学研究所开发的由邻二甲苯氯代、氧化再经异构化分离可以得到高纯度的4-氯代苯酐和3-氯代苯酐,以这二种化合物为原料可以合成一系列二酐,其降低成本的潜力很大,是一条有价值的合成路线。 国外的聚酰亚胺要是美国杜邦在生产,国内还有常州建邦塑料制品有限公司及常州永邦塑业在生产。
聚合工艺
目前所使用的二步法,一步法缩聚工艺都使用高沸点的溶剂,非质子极性溶剂价格较高,还难以除尽,最后都需要高温处理。PMR法使用的是廉价的醇类溶剂。热塑性聚酰亚胺还可以用二酐和二胺直接在挤出机中聚合造粒,不再需要溶剂,可以大大提高效率。用氯代苯酐不经过二酐,直接和二胺、双酚、硫化钠或单质硫聚合得到聚酰亚胺则是最经济的合成路线。
加工
聚酰亚胺的应用面是如此之广,对于加工也是有多种多样的要求,例如高均匀度的成膜、纺丝、气相沉淀、亚微米级光刻、深度直墙刻蚀、大面积、大体积成型、离子注入、激光精度加工、纳米级杂化技术等等都为聚酰亚胺的应用打开广阔的天地。 随着合成技术的加工技术的进一步提高和成本的大幅度降低,同时具有优越机械性能、电绝缘性能,热塑性聚酰亚胺必将在未来的材料领域中显示其更为突出的作用。而热塑性聚酰亚胺又以其良好的可加工性而更被看好。
聚酰亚胺型材加工
用硬质合金刀,同时用冷却水冷却,防止应力变形。

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