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聚酰亚胺材料及其在航空航天中的应用

吴建华

（上海市合成树脂研究所，上海，200235）

摘要：介绍了三种使用不同封端基的聚酰亚胺复合材料，即马来

酸酐MA(Malecanhydride)封端的BMI(Bismaleimide)型聚酰亚胺、纳

迪克酸酐NA(Nadicanhydride)封端的PMR(insuitpolymerizationof

monomericreactants)型聚酰亚胺以及苯乙炔苯酐PEPA(phenylethynyl

phthelicanhydride)封端的PETI（phenylethynyl-terminatedimide）型聚

酰亚胺、Tri-A(asymmetricaromaticamorphous)型聚酰亚胺，并简单

介绍了这些聚酰亚胺复合材料在航空航天中的应用。

一、前言

聚酰亚胺是指一类主链上含有酰亚胺环的聚合物，发明于1908

年。起始发展于二十世纪四五十年代。六十年代，DuPont公司开发

®®

出高性能的聚酰亚胺薄膜产品Kapton、塑料产品Vespel和绝缘漆产

品Pyre-ML®，Rhone-Poulene公司开发出双马来酰亚胺产品Kerimid®；

七十年代，GE公司开发出热塑性的聚醚酰亚胺产品Ultem®，Amoco

公司开发出聚酰胺亚胺产品Torlon®，NASNlewis现为Glenn，开

发出Nadic封端的聚酰亚胺产品PMR－15；八十年代，UBEIudustries,

Ltd开发出聚酰亚胺产品Upilex®；九十年代，NASNLangley开发

出PEPA封端的PETI－5。进入二十一世纪，日本宇航所又开发出

PEPA封端，集耐热性、加工性和韧性为一体的Tri-A聚酰亚胺。

聚酰亚胺致所以受到重视，是和这类材料所具有的优秀的综合性

能分不开的，其主要的特点有：机械性能优良、介电性能优良、耐高

低温、耐磨耗、耐蠕变、耐辐射、耐燃烧、低放气。

由于该类材料具有合成途径多、应用范围广等特点，使其在技术

和商业上的发展和应用持续上升，被誉为是解决问题的能手

（problem-solver），特别是在先进复合材料领域，由于它的热分解温

度一般都在500℃以上，是耐温最佳的高性能聚合物结构材料之一，

广泛应用于航天、航空器及火箭零件。图1、图2是不同种类耐高温

聚合物的热失重（TGA）和等温热失重（ITGA）曲线。

从世界范围来说，2000年统计的高性能耐高温聚合物的销售量

情况表明，排除聚醚酰亚胺PEI后，2%销售量的聚酰亚胺PI所占的

销售额达到24%（见图3）。所以，聚酰亚胺被认为是二十世纪中期

高分子科学的又一个里程碑式的成就。它将高分子材料的使用温度提

高100℃以上。在已经研究的几十种芳杂环聚合物中目前只有6种

（PI、PES、PEK、PPS、LCP、Aramid）真正实现了产业化。在聚苯

硫醚、聚醚砜类、聚醚酮类及聚酰亚胺4类材料中聚酰亚胺无论在性

能和应用领域上都占压倒优势。其专利分布情况也很好地说明了这一

点（见图4）。

图32000年高性能耐高温聚合物的销售量/销售额

美国专利分配欧洲专利分配

聚酰亚胺聚酰亚胺

聚苯硫醚聚苯硫醚

聚醚砜类聚醚砜类