聚酰亚胺可溶性研究

作者: 东莞市美鑫绝缘材料有限公司 日期: 2020-07-13 人气: - 评论: 0

    聚酰亚胺(PI)作为高性能聚合物之一,广泛应用于许多高科技领域,包括航空航天耐高温材料、柔性显示器、太阳能电池以及微电子制造等方面。由于聚酰亚胺在大多数有机溶剂中溶解度低,只能溶于少数高沸点极性有机溶剂,导致传统聚酰亚胺难以加工,限制了其应用,因此,提高聚酰亚胺的可溶性对于实现聚酰亚胺低成本化就显得尤为重要。

    自1961年杜邦公司申请世界上第一个聚酰亚胺在材料应用方面的专利,聚酰亚胺因其优异耐热性能、力学性能和化学稳定性能,在感光耐蚀膜、气体分离膜、LB膜、电致发光聚酰亚胺、聚合物电解质、电致变色聚酰亚胺、纳米材料、聚合物存储器、纤维增强复合材料、液晶取向剂、燃料电池质子交换膜等诸多领域获得了广泛应用。传统的芳香聚酰亚胺是含有聚酰亚胺环的高度刚性结构,因此具有高耐热性。

    然而,聚酰亚胺不(难)可溶性限制了聚酰亚胺加工和应用。传统解决方法是采用两步法,先形成高分子量的聚酰胺酸中间体,然后热亚胺化或者化学亚胺化,但缺点是会有挥发性副产物生成,聚酰胺酸也因热不稳定性和易水解,不易存储,只能存在于干冷环境。

    为了解决这个问题,研究聚酰亚胺可溶性有显得尤为重要,主要的研究思路是增加分子链柔顺性,降低分子链相互作用,破坏结构共轭,从而改善聚酰亚胺的溶解性,具体包括:引入醚键等柔性基团;引入含氟取代基等大位阻基团;引入苯侧基等大体积侧基;引入芴环等非共平面结构;引入脂质/脂环结构等。

    在分子结构中引入脂质/脂环结构、苯等芳香基侧基和氟原子等可以有效提高聚酰亚胺的溶解性能,在不严重损失其耐热性能和耐化学性能的同时,赋予聚酰亚胺低介电常数和高透明性。在实际应用中,通常采用多种途径结合来改变聚酰亚胺的溶解性,例如单纯的地将芳香侧基引入聚酰亚胺,并不能有效改善其溶解性。如果将这时候芳香基团通过柔性基团,如---COO-,连接到聚酰亚胺上,则会使其溶解性大大提高,有时也可以在引入芳香结构的同时,在氨基邻位引入叔丁基,或者在叔丁基和主链引入柔性醚键或亚甲基以改善溶解性。但低成本化还有很多路要走,需要我们探索新型二酐和二胺单体结合聚合物设计原理,进一步研究开发具有足够溶解度和可加工性的聚酰亚胺,并获得在应用领域中的最佳性能。


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