化工中級(jí)職稱(chēng)論文聚酰亞胺的發(fā)展及性能
聚酰亞胺是綜合性能最佳的有機(jī)高分子材料之一,無(wú)明顯熔點(diǎn),高絕緣性能,屬F至H級(jí)絕緣材料。本篇化工中級(jí)職稱(chēng)論文闡述聚酰亞胺的發(fā)展歷程及應(yīng)用歷史,分析聚酰亞胺的分類(lèi),聚酰亞胺具有突出的綜合性能,并對(duì)其優(yōu)良性能提出應(yīng)用和發(fā)展前景。
推薦期刊:《天津化工》天津化工本刊是由天津市渤海化工集團(tuán)公司、天津市化工學(xué)會(huì)、天津化工科技信息研究所聯(lián)合主辦,經(jīng)國(guó)家科委批準(zhǔn)出版的綜合性化工科技刊物。主要報(bào)道國(guó)內(nèi)外化工行業(yè)的最新科技成果、科研動(dòng)態(tài)及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展情況。并專(zhuān)設(shè)廣告之頁(yè),可供化工企事業(yè)單位的科研、生產(chǎn)、管理等技術(shù)人員及大專(zhuān)院校師生閱讀和參考。歡迎廣大讀者踴躍投稿、積極訂閱,歡迎各企業(yè)事單位惠刊并刊登廣告。榮獲1991年曾獲化工部?jī)?yōu)秀刊物獎(jiǎng)。
關(guān)鍵詞 聚酰亞胺發(fā)展性能
1 概述
聚酰亞胺作為21 世紀(jì)最有希望的工程塑料之一,其研究、開(kāi)發(fā)及利用已列入各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃。目前,全球生產(chǎn)聚酰亞胺的廠家多達(dá)60 余家,重要品種多達(dá)25 種,其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。全球聚酰亞胺主要供貨商包括美國(guó)Du pont、General Electric、Amoco、歐州BASF、Ciba Geigy、德國(guó)郝斯及日本杜邦- 東麗、鐘淵、三井東亞、宇部興產(chǎn)等公司。對(duì)FCCL 用聚酰亞胺薄膜而言,目前僅美國(guó)杜邦及其日本合資企業(yè)東麗- 杜邦、日本中淵化學(xué)、日本宇部興產(chǎn)三家能提供相應(yīng)高端產(chǎn)品,此外,韓國(guó)SKCKOLON 公司、中國(guó)臺(tái)灣達(dá)邁科技公司可生產(chǎn)中端FCCL 用聚酰亞胺薄膜產(chǎn)品。盡管?chē)?guó)內(nèi)有大量聚酰亞胺薄膜企業(yè),皆只能產(chǎn)生中低端電工級(jí)聚酰亞胺薄膜,且每條生產(chǎn)線的年產(chǎn)能近為國(guó)際水平的十分之一。本文主要論述聚酰亞胺的發(fā)展及應(yīng)用分析。
2 聚酰亞胺的發(fā)展歷程
1908 年,Bogert 和IRenshaw 以4- 氨基鄰苯二甲酸酐或4- 氨基鄰苯二甲酸二甲酯開(kāi)展分子內(nèi)縮聚反應(yīng),制得了芳香族聚酰亞胺。當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界還未全面開(kāi)始針對(duì)聚合物本質(zhì)的理論研究,因此許多專(zhuān)家學(xué)者并未關(guān)注這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果。聚酰亞胺的專(zhuān)利實(shí)際是上世紀(jì)40 年代中期開(kāi)始推廣應(yīng)用,到50 年代末業(yè)界所研究的高分子量芳族聚酰亞胺已具有較高的應(yīng)用價(jià)值。杜邦公司在1961 年進(jìn)行了芳香族二胺與芳香族二酐縮合反應(yīng),通過(guò)二步法制取聚均苯四甲酰亞胺薄膜(Kapton),標(biāo)志著聚酰亞胺的工業(yè)化時(shí)代真正到來(lái)。聚均苯四甲酰亞胺模塑料(Vespel)于三年后問(wèn)世。到1965 年,業(yè)界已有了聚酰亞胺塑料、薄膜制品的相關(guān)報(bào)道。此后,相繼出現(xiàn)了很多的聚酰亞胺制品:美國(guó)Amoco 公司分別在1964 年和1972 年開(kāi)發(fā)了聚酰胺- 亞胺電器絕緣清漆(AIJ )和聚酰亞胺模制材料(Torlon),并在1976 年使聚酰亞胺模制材料(Torlon)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化;1969 年法國(guó)羅納-普朗克公司首先開(kāi)發(fā)成功雙馬來(lái)酰亞胺復(fù)合材料預(yù)聚體(Kerimid601),該聚合物加工后成形效果良好,而且內(nèi)部沒(méi)有氣孔,在固化狀態(tài)下不產(chǎn)生副產(chǎn)物氣體。雙馬來(lái)酰亞胺復(fù)合材料預(yù)聚體是先進(jìn)復(fù)合材料的理想基體樹(shù)脂。隨后該公司在此基礎(chǔ)上研發(fā)了壓縮和傳遞模塑成型用材料(Kinel)。
之后,美國(guó)西屋公司與孟山都公司相繼開(kāi)展了這方面的研究,隨后在粘合劑、絕緣材料和層壓制品等領(lǐng)域都用到了聚酰亞胺,聚酰亞胺模壓制品也在 1965 年和1967 年相繼推出。自此,聚酰亞胺作為耐熱工程塑料得到了快速的發(fā)展,也成為了耐熱合成材料的發(fā)展趨勢(shì),很多國(guó)家都爭(zhēng)相對(duì)其進(jìn)行研究,并先后實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。
美、日、法等國(guó)從1965 年開(kāi)始為了改善不熔性聚酰亞胺的成型加工性能和有效降低成本進(jìn)行了很多的研究,并開(kāi)發(fā)了一系列可溶性聚酰亞胺。雖然這種可溶性聚酰亞胺的耐熱性一般,但是可以提高其溶解性,同時(shí)可熔融成型,有效降低了成本。
隨著電子工業(yè)的高速發(fā)展及對(duì)聚酰亞胺材料認(rèn)識(shí),五十年來(lái)國(guó)內(nèi)外十分重視聚酰亞胺的工業(yè)化和商品化開(kāi)發(fā)。1972 年美國(guó)GE 公司開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)聚醚酰亞胺(PEI),并于1982 年形成年產(chǎn)萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)裝置。1978 年日本宇部興產(chǎn)公司先后發(fā)展了聚聯(lián)苯四甲酰亞胺Upilex R 和Upilexs,其薄膜制品的線漲系數(shù)(12~20ppm)遠(yuǎn)小于美國(guó)杜邦原壟斷市場(chǎng)的Kapton 聚酰亞胺電子薄膜產(chǎn)品(35ppm),而達(dá)到接近單晶硅和金屬酮(17ppm)的線漲系數(shù),成為覆銅箔薄膜的最佳選材,可廣泛應(yīng)用于柔性印刷線路版,是聚酰亞胺電子薄膜劃時(shí)代的巨大進(jìn)步。
隨著大量新興產(chǎn)業(yè)的不斷涌現(xiàn)和快速發(fā)展,人們加快了對(duì)傳統(tǒng)聚酰亞胺的改進(jìn)和研究。近年來(lái),聚酰亞胺被應(yīng)用的越來(lái)越廣泛,已經(jīng)成為了高分子新材料不可或缺的一部分,能夠解決各種各樣的技術(shù)難題。現(xiàn)階段,聚酰亞胺已在宇航,電子電器,汽車(chē),能源,醫(yī)療,精密機(jī)械,包裝領(lǐng)域,特別是包括IC,印刷電路板和液晶顯示在內(nèi)的微電子領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
3 聚酰亞胺的分類(lèi)
聚酰亞胺分類(lèi)方法很多,按化學(xué)組成可分為脂肪族聚酰亞胺和芳香族聚酰亞胺。由于脂肪族聚酰亞胺的實(shí)用性很差,所以我們一般所說(shuō)的聚酰亞胺是指芳香族聚酰亞胺。按可再加工特性可把其分為熱塑性聚酰亞胺和熱固性(縮合型)聚酰亞胺。熱塑性聚酰亞胺是本文的討論重點(diǎn)。
按所用有機(jī)芳香族四酸二酐單體結(jié)構(gòu)的不同,熱塑性聚酰亞胺又可分為均苯酐型、醚酐型、酮酐型和氟酐型聚酰亞胺等。這類(lèi)聚合物在-200~260℃ 范圍內(nèi)都具有優(yōu)異的機(jī)械性能、介電和絕緣性能以及耐輻射性能,并且具有優(yōu)異的耐熱性和抗熱氧化性能。本報(bào)告重點(diǎn)討論均苯酐型、聯(lián)苯酐型、氟酐型三類(lèi)聚酰亞胺的單體、樹(shù)脂及其薄膜、纖維制品的技術(shù)發(fā)展與市場(chǎng)前景等相關(guān)情況。
3.1 均苯酐型聚酰亞胺:它是最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的由均苯四甲酸二酐和有機(jī)芳香族二胺反應(yīng),然后經(jīng)亞胺化處理生成的不溶不熔的聚酰亞胺。該類(lèi)聚酰亞胺不僅具有很高的耐熱性,還是極強(qiáng)的高性能絕緣材料,同時(shí)具有較高的抗高能輻射性、電絕緣性、介電性能以及耐磨性。并且只有達(dá)到500℃以上該材料才會(huì)開(kāi)始分解,在低于 500℃的情況下只會(huì)損失極少的重量。
3.2 聯(lián)苯酐型聚酰亞胺:是聯(lián)苯二酐和與有機(jī)芳香族二胺反應(yīng),然后經(jīng)亞胺化處理生成的聚酰亞胺。該類(lèi)聚酰亞胺具有高強(qiáng)度、低介電常數(shù)、低熱脹系數(shù),是電子薄膜和高性能纖維的基體樹(shù)脂。
3.3 含氟聚酰亞胺:是由六氟酐(6FDA)和有機(jī)芳香二胺,或者由含氟二胺與有機(jī)芳香二酐反應(yīng)而得。該類(lèi)聚酰亞胺具有較高的耐熱性能、抗熱氧化穩(wěn)定性和高透明性能。然而在現(xiàn)階段該材料并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用,也不適合進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用,因?yàn)樵摬牧系膯误w成本偏高。
4 聚酰亞胺的性能
聚酰亞胺具有突出的綜合性能,表現(xiàn)如下:
4.1 優(yōu)異的耐熱性能。只有溫度達(dá)到500℃以上聚酰亞胺才會(huì)開(kāi)始分解,尤其是聯(lián)苯二酐和對(duì)苯二胺合成的聚酰亞胺,是目前聚合物中熱穩(wěn)定最高的品種之一,只有溫度達(dá)到600℃以上才會(huì)開(kāi)始分解。
4.2 優(yōu)異的耐低溫性能。聚酰亞胺可耐極低溫,在極低的溫度下也不會(huì)脆裂。
4.3 良好的機(jī)械性能。聚酰亞胺具有優(yōu)良的機(jī)械性能,均苯型聚酰亞胺的薄膜(Kapton)為250MPa,聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜(UPilexs)可達(dá)到530MPa,即使是未填充的塑料的抗張強(qiáng)度都在100MPa 以上。
4.4 穩(wěn)定的耐稀酸性。通常聚酰亞胺品種不溶于有機(jī)溶劑,具有穩(wěn)定的耐稀酸性,但不耐濃硫酸、濃硝酸及鹵素。一般的聚酰亞胺品種不大耐水解,雖然這個(gè)性能是聚酰亞胺品種的缺點(diǎn),但同樣也是該品種的一個(gè)特點(diǎn),即可以利用堿性水解回收原料二酐和二胺。
4.5 低熱膨脹系數(shù)。一般聚酰亞胺的熱膨脹系數(shù)在(2~3)×10-5 /℃;聯(lián)苯型的可達(dá)10-6/℃;部分品種可達(dá)到10-7/℃。
4.6 高的耐輻照性能。聚酰亞胺的耐輻照性能很高,即使在經(jīng)過(guò)高強(qiáng)度的輻照后其薄膜也能保持90%。
4.7 優(yōu)異的介電性能。一般來(lái)說(shuō)聚酰亞胺的介電常數(shù)是3.4 左右,有時(shí)經(jīng)過(guò)處理后可以降到2.5 左右。聚酰亞胺具有良好的介電性能,介電強(qiáng)度為100~300kV/mm,體積電阻為1017Ω·cm,介電損耗為10-3,并且這些性能都會(huì)一直保持在較高的水平。
4.8 良好的自熄阻燃性。其發(fā)煙率極低,而且在極高的真空下放氣量很少。
4.9 聚酰亞胺無(wú)毒。部分聚酰亞胺具有良好的生物相容性?,F(xiàn)階段聚酰亞胺主要用在對(duì)消毒有較高要求的餐飲和醫(yī)療行業(yè)。
參考文獻(xiàn)
[1]馮俊杰,任小龍,韓艷霞.國(guó)內(nèi)聚酰亞胺薄膜產(chǎn)品概況及市場(chǎng)趨勢(shì)[J].絕緣材料,2014(05).
[2]任小龍.國(guó)外聚酰亞胺薄膜工業(yè)發(fā)展概況[J].絕緣材料,2012.[3]高麗平,張蓓.我國(guó)聚酰亞胺薄膜工業(yè)進(jìn)展[J].精細(xì)與專(zhuān)用化學(xué)品,2010.
[4]Masatoshi Hasegawa,Ryo Nomura. Thermal- andsolution-processable polyimides based on mellophanicdianhydride and their applications as heat-resistant adhesivesfor copper-clad laminates[J].Reactive and Functional Polymers.2010(2).
《化工中級(jí)職稱(chēng)論文聚酰亞胺的發(fā)展及性能》
- 職稱(chēng)論文刊發(fā)主體資格的
- 政法論文淺析工會(huì)法主體
- 化學(xué)在初中教學(xué)中的情感
- 中學(xué)教育論文思想政治方
- 法治論文投稿法治型市場(chǎng)
- 雜志社論文發(fā)表淺析推動(dòng)
- 新疆教育報(bào)投稿淺析學(xué)生
- 分男女招生錄取的合憲性
最新優(yōu)質(zhì)論文
- 怎么查找一個(gè)人發(fā)表過(guò)的
- 幼兒園職稱(chēng)評(píng)定材料要求
- 人力資源薪酬管理論文能
- 音樂(lè)類(lèi)核心期刊有哪些
- 度假村相關(guān)文獻(xiàn)有哪些 查
- 天津教育被知網(wǎng)收錄嗎
- 中學(xué)語(yǔ)文教學(xué)期刊發(fā)表哪
- 幫忙發(fā)表ssci論文的機(jī)構(gòu)
論文發(fā)表問(wèn)題熱點(diǎn)
- 簡(jiǎn)述電氣工程師基礎(chǔ)考試
- 醫(yī)學(xué)論文準(zhǔn)備格式基本要
- 簡(jiǎn)述測(cè)量工程師的崗位職
- 高級(jí)園林工程師評(píng)職條件
- 監(jiān)理工程師的報(bào)考條件
- 監(jiān)理工程師高級(jí)職稱(chēng)評(píng)職
- 期刊上發(fā)表一篇論文需要
- 設(shè)備維修的論文省級(jí)或國(guó)
新聞動(dòng)態(tài)
- 橋梁設(shè)計(jì)工程職稱(chēng)論文發(fā)
同類(lèi)論文
- scopus期刊
- ssci期刊論文
- sci期刊論文
- ei期刊會(huì)議論文
- 英文普刊
- 英文出書(shū)
- 著作與專(zhuān)利