英 文 名 Polypyromellitimide,簡稱PMMI
1、發(fā)展史
1980年首次成功合成芳族聚酰亞胺,五十年代末期制備得到高分子量的芳族聚酰亞胺。1961年杜邦公司生產(chǎn)出聚均苯四甲酰亞胺薄膜(Kapton)。1964年開發(fā)生產(chǎn)聚均苯四甲酰亞胺膜塑料(Vespels)。1965年公開報道該聚合物的薄膜和模塑料,之后,粘合劑、涂料、泡沫和纖維相繼問世。六十年代中期,大量文獻涉及該聚合物的各有關方面。1977~1979年就有一千多篇有關稿件登載于美國化學文獻中,100多篇文獻向美國國家技術服務局登記。隨著電器、電子機器的小型化、輕量化,對耐熱性優(yōu)良的、電性能優(yōu)異的聚酰亞胺的需要量越來越多。1979年,美國消費聚酰亞胺2200噸。就薄膜而言,東麗?杜邦公司的Kapton年生產(chǎn)能力為565噸,鐘淵化學公司在日本的Apical年生產(chǎn)能力為170噸,該公司與Allied-signal公司合作在美國有一年產(chǎn)150噸Apical生產(chǎn)裝置,還準備在瑞士建設百噸級生產(chǎn)裝置。俄國報道不詳,從技術交流得悉,目前該國有一年產(chǎn)200多噸的生產(chǎn)裝置。美國年生產(chǎn)能力近2000噸。全世界擁有聚均苯四甲酰亞胺薄膜年生產(chǎn)能力近4000噸。日本對膜塑料的年需要量為20噸,估計美國年需要量200多噸。全世界總需要量為每年300多噸,預測今后將以每年10%的速度遞增。
我國對聚均苯四甲酰亞胺的研究始于1962年,1963年用于漆包線,1966年后薄膜、模塑料、粘合劑相繼問世,目前產(chǎn)量已達200多噸。
2、生產(chǎn)方法
加入一定量的二甲基乙酰胺到反應釜內,然后再加入4,4′-二氨基聯(lián)苯醚,待基本溶解后,加入均苯四甲酸二酐,反應溫度控制在50℃左右,得到透明的聚酰胺酸頂聚物溶液。預聚物脫除溶劑后,經(jīng)300高溫脫水環(huán)化或加醋酐(脫水劑)、三乙胺(中和劑)成鹽沉淀,分離得到聚酰亞胺。
3、理化性能
模塑粉和模壓塑料的性能如下:
3.1模塑粉
外觀:淡黃色粉末
細度:≤250μm
表觀密度:≥0.35(克/cm3)
(0.5%鄰甲酚溶液,溫度35℃時測定)
3.2模壓塑料
外觀:琥珀色半透明
表面電阻率:≥1015Ω
體積電阻率:≥1016Ω?cm
壓縮強度:≥160MPa
彎曲強度:≥180MPa
沖擊強度:≥100kJ/m2
介電損耗角正切(106赫茲)1×10-3~5×10-3
介電常數(shù)(106赫茲)3.0~3.5
4、加工成型
4.1薄膜
目前國內有兩種成型方法,即連續(xù)浸漬法和流延法。先在二甲基乙酰胺溶液中,制得濃度為15%~16%、比濃粘度20~50秒的聚酰胺酸溶液。然后,以多程浸膠機進行浸漬操作,用0.05mm厚的鋁箔作連續(xù)載體。每浸一次都經(jīng)過烘烤干燥(180℃以下),除去溶劑,浸漬速度為3.5~6.5m/min。然后,在350℃下處理30~60分鐘,使聚酰胺酸膜脫水環(huán)化。待冷卻后,將聚酰亞胺化的薄膜從鋁箔上剝下,即得成品。若將聚酰胺酸溶液流延在連續(xù)運轉的不銹鋼基帶上,通過烘烤和高溫脫水環(huán)化,即可制取聚酰亞胺薄膜。
4.2模壓塑料
苯四甲酸二酐和4,4′-二氨基聯(lián)苯醚等摩爾反應制備的15~20%高粘度聚酰胺酸溶液,再加入叔胺催化劑,加熱沉淀,除去溶劑,再經(jīng)300℃高溫處理,制成高比表面的模塑粉。最后,采用類似粉末冶金法,聚酰亞胺粉末加入模子中于300℃維持10分鐘,再加壓(275MPa)2分鐘,在保持壓力的條件下吹風冷卻,至溫度低于200℃后,解除壓力,出模即可。
4.3纖維
聚均苯四甲酰亞胺纖維是由它的先母料聚酰胺酸的DMAC(二甲基乙酰胺)溶液,在氣態(tài)環(huán)境中干紡成聚酰胺酸纖維,在充分拉伸的情況下轉化成聚酰亞胺纖維,熱轉化后于550℃完成纖維拉伸。這樣制成的纖維其拉伸強度為0.45GPa,伸長率為11.7%,模量為6.4GPa。
4.4涂料
聚酰胺酸可用作涂料材料。將其涂布到電線上,熱轉化成聚酰亞胺,即可產(chǎn)生一種重要的線纜涂料。前述的Pyre ML和Pyralin均屬此類聚均苯四甲酰亞胺涂料。
5、應用領域
聚均苯四甲酰亞胺薄膜可用于電動機、變壓器線圈的絕緣層和絕緣槽襯。與氟樹脂復合的薄膜,可用于航空電纜、扁平軟性電纜和電導體的包封材料。與銅箔復合的復銅板,可用作撓性印刷電纜、單層板和多層板、計算機打印頭上的軟帶、應變片上的接線柱等。
模塑料可用于特種條件下的精密零件、耐高溫自潤滑軸承、壓縮機活塞環(huán)、密封圈、鼓風機葉輪等。還可用于液氨接觸的閥門零件、噴氣發(fā)動機供應燃料系統(tǒng)的零件。
聚酰亞胺粘合劑可用于火箭、噴氣機翼的粘接以及金剛砂磨輪的粘接。
輕質耐燃彈性泡沫塑料可用于飛機座墊。
纖維可做中空纖維,用于分離混合氣體。
6、開發(fā)動向
聚均苯四甲酰亞胺薄膜占其用途的75%。今后不僅用作絕緣薄膜,而且功能膜尤其是氣體分離膜將會有大的發(fā)展。復銅箔應用也越來越廣泛,應用比例將逐漸增加。
膜塑料將進一步提高高溫的強度、伸長率和沖擊強度,以滿足苛刻環(huán)境中的應用要求。