聚酰亚胺是在50年代中为了满足当时航空、航天技术对于耐高温的高强度、高模量、高介电性能、耐辐射的高分子材料的需求而在美国和前苏联率先发展起来的。在此后的二三十年中研制出了数十种主链上含大量苯环和俄杂环的聚合物,例如聚苯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚砜、聚醚酮、芳香聚酰胺、芳香聚酯,特别是热致性液晶聚酯、聚苯并咪唑、聚苯并嗯唑、聚苯并噻唑、聚喹嗯啉、聚喹啉和聚酰亚胺等。这些聚合物又可分为芳环聚合物和杂环聚合物两类。由于性能一价格比的平衡,芳环聚合物虽然在耐热性上一般不如杂环高分子高,但由于成本较低,除了聚苯外都能为工业界所接受;而杂环高分子则相反,除了聚酰亚胺外几乎都未能得到商品化。
聚酰亚胺品种繁多、形式多样,在合成上具有多条途径,凶此可以根据各种应用目的进行选择,这种合成上的易变通性也是其他高分子所难以具备的。
1、作为主要单体的二元酐和二元胺相对比较容易合成,品种繁多,不同的组合就可以获得不同性能的聚酰亚胺。
2、可以由二酐和二胺在极性溶剂(如DMF、DMAC、NMP或THF/甲醇混合溶剂)中先进行低温缩聚,获得可溶的聚酰胺酸,成膜或纺丝后加热至300℃左右脱水成环转变为聚酰亚胺;也可以向聚酰胺酸中加入醋酐和叔胺类催化剂,进行化学脱水环化,得到聚酰亚胺溶液或粉末。二酐和二胺还可以在高沸点溶剂(如酚类溶剂)中加热缩聚,一步获得聚酰亚胺。此外,还可以由四元酸的二元酯和二胺反应获得聚酰亚胺;也可以由聚酰胺酸先转变为聚异酰亚胺,然后再热转化为聚酰亚胺。这些方法都为加工带来方便,前者称为PMR方法,可以获得低黏度、高固含量的溶液,在加工时有一个具有低熔体黏度的窗口,特别适用于复合材料的制造;后者则增加了溶解性,在转化的过程中不放出低分子化合物。
3、很容易在链端或链上引入反应基团形成活性低聚物,从而得到热固性聚酰亚胺。
4、利用聚酰胺酸中的羧基,进行酯化或成盐,引入光敏基团或长链烷基获得双亲聚合物,可得到光刻胶或用于LB膜的制备。
5、只要单体纯度合格,不论采用何种缩聚方法,都很容易获得足够高的分子量,加入单元酐或单元胺还可以很容易地对分子量进行调控。
6、一般合成聚酰亚胺的过程都不产生无机盐,对于绝缘材料的制备特别有利。
7、作为单体的二酐和二胺在高真空下容易升华,因此容易利用气相沉积法在工件,特别是表面凹凸不平的器件上形成聚酰亚胺薄膜。