魏文康，虞鑫海，李智杰,王 凱，呂倫春

(1. 東華大學應用化學系，上海 2016202； 2. 浙江浩睿新材料科技有限公司，浙江義烏 322000；3. 聚威工程塑料(上海)有限公司，上海 201612； 4. 上海迪美高分子材料有限公司，上海 201713)

聚酰亞胺是一種在分子主鏈中含有酰亞胺環(huán)的聚合物材料，具有優(yōu)異的力學性能、耐熱性、介電性能等，被認為是新世紀綜合性能最好的材料之一[1]。

聚酰亞胺材料包括薄膜、塑料、纖維、絕緣漆、涂料等。這些材料都有較好的耐高低溫性能、機械性能、介電性能、生物相容性、低的熱膨脹系數(shù)等諸多性能，被廣泛地用作電子器械工業(yè)、工程塑料、航空航天工業(yè)、先進復合材料、纖維等領(lǐng)域[1]。尤其是近年來作為輕質(zhì)、耐高溫材料和優(yōu)異的絕緣介電材料，聚酰亞胺材料在集成電路、印制線路板、汽車電動機、高鐵牽引電機、發(fā)電機、變壓器、電線電纜、電機、電磁線等方面得到了廣泛運用，具有非常好的應用和開發(fā)前景[2-3]。

1 聚酰亞胺薄膜

虞鑫海等[4]采用含柔性鏈段的4,4′-二氨基二苯醚(44ODA)與含三氟甲基的二酐2,2-雙(3,4-羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)經(jīng)兩步法制得了聚酰亞胺薄膜。此聚酰亞胺薄膜具有十分優(yōu)良力學性能、耐熱性能以及電學性能?？捎米饔跐衩綦娙蓦姍C的槽絕緣以及電纜繞包等材料。其性能如表1所示。

表1 上述方法制得的聚酰亞胺薄膜相關(guān)性能

趙建青等[5]介紹了一種無色透明含降冰片烯結(jié)構(gòu)聚酰亞胺薄膜的制備方法。首先制備糊狀二胺醋酸鹽懸濁液；再將降冰片烯#馬來酸酐二元共聚物或馬來酰亞胺#降冰片烯#馬來酸酐三元共聚物與3,3′,4,4′—四羧基聯(lián)苯二酐研磨混合均勻，并一次性加入到所制得的二胺醋酸鹽懸濁液中，反應6～12 h，得到聚酰胺酸溶液；固化后即得聚酰亞胺薄膜。該種聚酰亞胺薄膜具備極佳的綜合性能，低的介電常數(shù)，優(yōu)良的力學性能及耐熱性。

Lei X F等[6]通過調(diào)整PI分子骨架的剛性，制備了介電常數(shù)可調(diào)的高性能超支化 PI，結(jié)果表明，PI拉伸強度提升至124.10 MPa，介電常數(shù)達到2.69(1 MHz)，具有非常優(yōu)異的力學和介電性能，可廣泛應用于電子電器等領(lǐng)域。

由此可見聚酰亞胺薄膜的綜合性能極佳，在柔性覆銅箔板、大電機主絕緣、太陽能電池、電磁線繞包電氣絕緣材料等高科技等此類電子電器領(lǐng)域都有所應用。而且聚酰亞胺薄膜制備方法簡單，對環(huán)境影響小，可大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

2 聚酰亞胺纖維

聚酰亞胺纖維具有較高的拉伸強度和彈性模量，而且還具有較好的耐藥品腐蝕性、耐熱性能等，因此聚酰亞胺纖維可以在惡劣的工作環(huán)境下使用，這也是其他高技術(shù)纖維品種所不具備的優(yōu)勢[7]。近年來，高性能聚酰亞胺纖維在電子電器領(lǐng)域得到了廣泛的應用，并且品種也多種多樣，例如：海派龍(Hypyron)等聚酰亞胺纖維，可用于制作H級和C級電機中的線圈繞組、相間和匝間線路終端絕緣材料、干式變壓器等，具有非常好的力學強度和介電性能，是很好的電氣絕緣材料。

Zhang[8]等向BPDA/p-PDA體系分子主鏈上引入二胺單體ODA和BIA，并對兩種單體對纖維性能的影響進行系統(tǒng)研究。結(jié)果表明，ODA和BIA的引入均可以有效提高纖維的力學性能，但BIA的影響要高于ODA。

付饒等[9]發(fā)明可實現(xiàn)批量化制備纖維直徑納米級、長度微米級的聚酰亞胺纖維產(chǎn)品。制備的聚酰亞胺超短纖維的纖維長度為2～500 μm，纖維直徑為0.1～50 μm，比表面積為2～30 m2/g。通過此發(fā)明的制備方法所獲得的聚酰亞胺超短纖維具有耐高低溫、耐紫外輻照、絕緣性好等特點。

當下，新媒體已經(jīng)入高速發(fā)展的黃金期，對于新聞來說，電視時政新聞更具直觀性、全面性、生動性和權(quán)威性。以信息共享協(xié)作網(wǎng)絡為基準，各縣市級網(wǎng)絡直播平臺層出不窮。在此過程中，電視時政編輯要不斷創(chuàng)新協(xié)作聯(lián)通手段，整合各級媒體策劃的新聞內(nèi)容，以此提高時政報道的公眾影響力。隨著網(wǎng)絡科技的普及優(yōu)化，如今我國已進入信息爆炸時代，五花八門的新聞信息成為公眾茶余飯后的焦點話題，但針對信息的選擇并不是每一個社會個體都能實現(xiàn)的。因此，電視新聞編輯工作人員要主動承擔社會職責，揀選各類信息，將有價值的信息傳遞給公眾。

崔晶等[10]將聚酰胺酸紡絲原液干噴濕紡的方式來紡絲，經(jīng)一定的操作工藝得到原絲，再將原絲經(jīng)過高溫亞胺化、熱牽伸后可以制得的聚酰亞胺纖維，具有高致密性和高強度的優(yōu)點。

現(xiàn)如今日本、俄羅斯、美國等發(fā)達國家都在逐步加大對PI纖維的研究投入，國內(nèi)江蘇奧神集團和東華大學對干法成形PI纖維進行了工程化探索，并以此為基礎(chǔ)首次在國際上成功建成投產(chǎn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的干法紡絲生產(chǎn)線。逐步拉近與發(fā)達國家在PI方面研究水平的差距。

3 聚酰亞胺漆

經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人民生活水平的改善，使得漆包線漆不論在軍用還是民生領(lǐng)域的需求量都呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。漆包線漆具有優(yōu)異的電絕緣性能，是電工設(shè)備中不可或缺的材料，高品質(zhì)的漆包線漆可以提高電氣設(shè)備的經(jīng)濟技術(shù)指標，延長設(shè)備的運行壽命。

聚酰亞胺漆可有效地阻滯電子遷移、防止化學腐蝕、增強電子器件的防潮性和機械性能等，在20世紀60年代，它由德國BECK 公司通過酰亞胺基團改性聚酯獲得，在國際上是180級漆的主要品種。現(xiàn)熱塑性全芳香型聚酰亞胺絕緣電磁線可采用擠出法制造，并具有優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的優(yōu)點。該產(chǎn)品具有較好的電氣性能和機械強度，可耐熱沖擊、耐軟化擊穿，是180級及以上復合涂層漆包線制造中底漆涂層的主要材料，廣泛用于耐高溫和耐氟利昂的電機電器中[11]。

Morikawa等[12]將正桂酸醋(TEOS)加入聚酰胺酸溶液中進行溶膠-凝膠反應，經(jīng)亞胺化反應制得PI/SiO2化雜化薄膜，用于漆包線的絕緣涂層，結(jié)果表明與未添加SiO2的漆包線相比該漆包線具有較高的擊穿電壓及較好的耐熱性。

Koba Shigeo等[13]將4，4′-二氨基二苯甲院、4，4′-二氨基聯(lián)苯與均苯四甲酸酐按摩爾比為25∶25∶49.5合成聚酰胺酸，經(jīng)亞胺化反應制得厚度為30 um的PI薄膜，該薄膜具有較高的熱穩(wěn)定性、較好的力學性能和良好的熱膨脹性能。

虞鑫海等[14]以2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、芳香族二酐和2,2-雙(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷在有機溶劑中反應制得聚酰胺酸，在經(jīng)一定熱亞胺化工藝制得聚酰亞胺絕緣漆。其性能如下表所示：

表2 上述方法制得的聚酰亞胺漆性相關(guān)性能

沈必亮[15]公開了一種納米氧化鋁接枝尼龍改性聚酰亞胺漆包線漆，其制備首先將納米Al2O3進行活化處理，通過甲苯二異氰酸酯使其異氰酸酯官能團化，然后將異氰酸酯化改性納米Al2O3和己內(nèi)酰胺進行接枝反應，得到納米Al2O3接枝己內(nèi)酰胺活化劑，之后參與己內(nèi)酰胺的水解聚合反應，得到尼龍/納米Al2O3復合材料，摻雜到聚酰亞胺基體材料中，得到改性聚酰亞胺漆包線漆。此發(fā)明在納米Al2O3表面接枝有異氰酸根，再與己內(nèi)酰胺進行接枝反應，作為下一步尼龍合成的活化劑，在聚酰亞胺漆包線漆基體中引入尼龍材料，提高了漆膜的絕緣性能，漆膜的耐熱沖擊性能和纏繞性良好，同時提高材料的耐電暈性能。

盡管聚酰亞胺漆在使用性能方面相較于其他品種具有明顯的優(yōu)勢，并且可以很大程度上的延長漆包線在高溫狀態(tài)下的使用壽命。但是其耐磨強度相較聚酯和聚乙烯醇縮醛涂層還有待提高，所以為了使聚酰亞胺漆的應用更加具有前景，還需要在技術(shù)上不斷的突破和改進。

4 聚酰亞胺塑料

近年來泡沫塑料在某些特殊領(lǐng)域中原有的性能要求已不能滿足工業(yè)實踐的要求，從而使得高性能泡沫塑料的研發(fā)越來越受到科研人員的重視，成為新的研究方向，研究熱度也逐年上升[16]。

PI泡沫塑料的電學性能尤為突出，介電常數(shù)一般在3.4左右，體積電阻率高達10l7Ω·cm，熱分解溫度500℃以上，可用于雷達天線罩、耐高溫芯材，電機及電器隔熱層等，也可應用在對耐高溫、低膨脹、耐磨、自潤滑要求較高的結(jié)構(gòu)部件中。此外，聚酰亞胺塑料可作為層間絕緣材料，應用于超高壓電機線圈、大規(guī)模集成電路中，作為緩沖層可以降低應力從而保護器件，作為保護層能夠降低環(huán)境尤其是射線對器件的影響。

Yu F等[17]以PMDA 和PAPI合成硬質(zhì)聚酰亞胺泡沫，測試結(jié)果表明，制備出的硬質(zhì)PI泡沫泡孔均勻，具有優(yōu)異的力學性能以及熱穩(wěn)定性，可在360℃ 保持質(zhì)量損失在5%以內(nèi)。

孔德亮等[18]以3,3′,4,4′-BPDA和ODA于DMAC 中共聚反應先制得聚酰胺酸(PAA)。然后按照一定比例加入乙酸酐/三乙胺體系脫水化學亞胺化制得相應的聚酰亞胺模塑粉。經(jīng)測試熱分解 5%的溫度均在530℃以上，拉伸強度達106 MPa，彎曲強度達128 MPa，具有非常優(yōu)良的耐熱性能和力學性能。

王鐸[19]介紹了一種具有防紫外線功能的聚酰亞胺塑料的制備方法。通過該方法制得的聚酰亞胺塑料具有優(yōu)異的綜合性能，尤其是防紫外線輻射能力較為突出，可應用于電子領(lǐng)域多種防紫外線輻射的現(xiàn)場。

5 聚酰亞胺樹脂基復合材料

近年來國內(nèi)外對聚酰亞胺的研究呈現(xiàn)多元化、功能化的趨勢，很多學者將功能基團引入聚酰亞胺或?qū)ζ涓男允沟镁埘啺吩谔囟I(lǐng)域得以功能化應用，是目前應用最廣泛、最成熟的復合材料之一[20]。

可用聚酰亞胺樹脂浸漬玻璃纖維和碳纖維制作層壓板用作FPC板等絕緣材料。同時聚酰亞胺樹脂基復合材料也可作為低溫環(huán)境的航空設(shè)備部件、儀器儀表部件、電子產(chǎn)品元件等產(chǎn)品。此外PI的熱膨脹系數(shù)和銅較為相近，將其與銅箔復合，在柔性印刷線路板的制造中有所應用[21-22]。

虞鑫海等[23]介紹了一種聚酰亞胺玻璃布層壓板的制備方法，采用合成的聚酰胺酸溶液浸漬玻璃纖維布，經(jīng)一定工藝熱壓成型，經(jīng)測試，室溫抗彎強度741 MPa，起始分解溫度近600℃，具有十分優(yōu)良的力學性能、熱學性能。可用于耐高溫電氣絕緣材料(如FPC板等)、航空飛行器(如機翼等)的耐高溫結(jié)構(gòu)件材料，應用前景非常廣闊。

Christopher W B[24]等采用原位聚合法制得了BST/PI均相納米復合材料，經(jīng)測試 BST的體積分數(shù)在10%時，擊穿強度提高了24%，其體積分數(shù)達到18%時，介電常數(shù)為6.2，介電損耗<0.04。可在機械、電子電器、汽車、家電等領(lǐng)域廣泛應用。

陳曉鋒[25]介紹了一種防靜電長纖維增強聚酰亞胺樹脂復合材料的制備方法，該方法制備的PI復合材料具備較高的防靜電性能優(yōu)異、抗沖能力，且表面光滑無浮纖，非常適用于制備用于低溫環(huán)境的航空設(shè)備部件、儀器儀表部件、電子產(chǎn)品元件等材料。

聚酰亞胺樹脂基復合材料兼?zhèn)淞司埘啺返哪透邷匦?、?yōu)異的力學性能、絕緣性能等特點，使得聚酰亞胺樹脂基復合材料的綜合性能在繁多的材料中也占有一席之地，得到廣泛的應用。

6 結(jié)束語

聚酰亞胺材料以其優(yōu)異的綜合性能，近年來它已廣泛應用于電子電器、精密機械等高新技術(shù)領(lǐng)域。但是聚酰亞胺的制備成本相對來說較高，大大的限制了聚酰亞胺的發(fā)展，我們應當不斷對聚酰亞胺的合成、工藝、分子設(shè)計等進行研究探索，使聚酰亞胺在今后的發(fā)展中大放其異彩。