3一分钟读懂聚酰亚胺PI材料结构与性能.pdfVIP

通 常 所 说 的 聚 酰 亚 胺 材 料 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) ，是 目 前 工 程 塑 料 中 耐 热 性 最 好 的 品 种 之 一 。 聚 酰 亚 胺 结 构 与 性 能 的 关 系 如 下 图 所 示 ： 聚 酰 亚 胺 主 要 性 质 如 下 ： 1 、 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 。 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 ，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 二 酐 和 对 苯 二 胺 合 成 的 纤 维 可 达 500GPa ， 仅 次 于 碳 纤 维 。 4 、 聚 酰 亚 胺 的 热 膨 胀 系 数 在 2 ×10-5 － 3 ×10-5 ， 广 成 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 。 5 、 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 。 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 1017 Ω/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 。