二、聚酰亞胺分類及應(yīng)用

6.聚酰亞胺膠粘劑

PI(聚酰亞胺)膠粘劑是一類主鏈中含有酰亞胺環(huán)狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)雜環(huán)膠粘劑，具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、介電性能和耐輻射性能，缺點(diǎn)是在堿性條件下易水解，已廣泛應(yīng)用于航空航天、精密電子機(jī)械等高科技領(lǐng)域，并且解決了其他有機(jī)膠粘劑上限耐熱溫度較低等難題。

從20世紀(jì)70年代起，美國國家航空航天局(NASA)Langley研究中心、杜邦公司和休斯飛機(jī)公司等先后開發(fā)出代號(hào)為LARC-TPI、NR-150R2PI-S02和LARC-13等一系列性能優(yōu)導(dǎo)的耐高溫PI膠粘劑，并已廣泛應(yīng)用于多種飛行器中。20世紀(jì)90年代，美國的Amoco和Cytec公司、日本的三井東壓化學(xué)公司等都已成為世界上最著名的生產(chǎn)Pl膠粘劑的公司。

7.聚酰亞胺薄膜

2018年12月8日凌晨，嫦娥四號(hào)探測(cè)器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，標(biāo)志著我國首次月球背面軟著陸、月球巡視探測(cè)和月夜生存等方面取得重大突破。此次嫦娥四號(hào)成功把國旗帶向了月球背面，為太空打上了“中國標(biāo)識(shí)”。

據(jù)悉，此次探測(cè)器的國旗不是由常見的化學(xué)纖維織物、絲綢、棉布等紡織品制成的。眾所周知太空環(huán)境十分特殊，月球表面不存在大氣，是真空狀態(tài)接受到陽光照射時(shí)，月球表面在白天的最高溫度可達(dá)123℃。到了晚上，在登月艙外面，月球上的溫度會(huì)驟降至零下233℃。

這樣的溫度差，普通材料是難以忍受的，而且太陽產(chǎn)生的紫外線非常強(qiáng)烈，還存在宇宙射線和高能粒子的輻射作用，對(duì)材料有很強(qiáng)的破壞作用。

被委以重任的國旗材料正是聚酰亞胺有機(jī)高分子薄膜，與地面上常見的國旗完全不同，它能夠抵御惡劣的月表環(huán)境，不褪色，不變形。

聚酰亞胺薄膜除了作為航天器的“外衣”，以及在軍事中的應(yīng)用外，在微電子、納米、液晶、分離膜、激光、新能源領(lǐng)域等領(lǐng)域都能見到它的身影。例如，透明聚酰亞胺薄膜可作為柔軟的太陽能電池底板；PI可以作為下一代鋰離子電池隔膜材料等等。

近年來，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，高性能聚酰亞胺薄膜又成為微電子制造與封裝的關(guān)鍵材料，廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路的制造、自動(dòng)接合載帶、柔性封裝基板、柔性連接帶線等方面。

聚酰亞胺薄膜，來源：容大電氣

此外，聚酰亞胺因?yàn)楦吣蜔嵝约傲己玫木C合性能，是耐高溫的氣體分離膜理想的材料。目前，極少量的聚酰亞胺品種應(yīng)用于耐高溫氣體分離膜材料，用于各種氣體對(duì)（如氫/氮、氮/氧、二氧化碳/氮、二氧化碳/甲烷等）的分離，從空氣、烴類原料氣及醇類中脫除水分，也可作為滲透蒸發(fā)膜及超濾膜。但是，常規(guī)的聚酰亞胺樹脂難溶解和難熔融，因而限制了其工業(yè)上廣泛應(yīng)用的可能性。

8.聚酰亞胺氣凝膠

聚酰亞胺氣凝膠（PIA）是由聚合物分子鏈構(gòu)成的相互交聯(lián)的三維多孔材料，結(jié)合了聚酰亞胺和氣凝膠的優(yōu)異性能，其不但具有聚酰亞胺的優(yōu)異特性，而且具有氣凝膠的輕質(zhì)超低密度、高比表面積、低導(dǎo)熱系數(shù)、低聲阻抗、環(huán)境耐久性以及低介電常數(shù)等突出特點(diǎn)，這些特殊的性能讓聚酰亞胺氣凝膠材料在熱學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)等領(lǐng)域均具有絕佳的應(yīng)用前景。

聚酰亞胺氣凝膠，來源：高分子網(wǎng)

美國國家航空航天局研究中心為了實(shí)現(xiàn)載人火星登陸計(jì)劃在開發(fā)重載荷運(yùn)輸技術(shù)時(shí)，將聚酰亞胺氣凝膠材料應(yīng)用于超音速充氣式氣動(dòng)減速器（HIAD）的研究，為研究航天器制動(dòng)的有效載荷和體積效益提供了一條解決方案，并且由于聚酰亞胺氣凝膠材料的耐久性，其在推進(jìn)劑箱、探測(cè)車超輕多功能材料以及太空居所等領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用前景。

除了航空航天領(lǐng)域，聚酰亞胺氣凝膠材料在電子通訊、隔熱阻燃材料、吸附清潔、隔音吸聲、催化載體、電線/纜絕緣層等領(lǐng)域都有著不錯(cuò)的應(yīng)用前景。

9.聚酰亞胺基復(fù)合材料

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是鎂鋁合金之后的新一代輕量化材料，以聚酰亞胺作為樹脂基的復(fù)合材料耐高溫和拉伸性能出色，應(yīng)用十分廣泛。聚酰亞胺樹脂基復(fù)合材料具備聚酰亞胺高耐熱性、優(yōu)異的力學(xué)性能、介電性能、耐溶劑性能等特點(diǎn)，是目前使用溫度最高的樹脂基復(fù)合材料，在航空（尤其是航空發(fā)動(dòng)機(jī)）、航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

經(jīng)過近40年的發(fā)展，聚酰亞胺耐高溫樹脂基復(fù)合材料已經(jīng)發(fā)展出了四代復(fù)合材料，使用溫度不斷得到提升，目前最先進(jìn)的第四代聚酰亞胺樹脂基復(fù)合材料能夠在 450℃下長(zhǎng)時(shí)間使用。

目前我國聚酰亞胺復(fù)合材料應(yīng)用和研發(fā)還在追趕中，中航工業(yè)復(fù)合材料公司等企業(yè)已經(jīng)能夠生產(chǎn)第三代樹脂產(chǎn)品。

另外，隨著碳纖維產(chǎn)業(yè)的逐漸成熟，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料需求增長(zhǎng)明顯，聚酰亞胺+碳纖維的組合作為最為優(yōu)異的復(fù)合材料組合之一，在搶占高端市場(chǎng)方面優(yōu)勢(shì)明顯。

三、結(jié)語

聚酰亞胺幾乎囊括了高分子材料的各個(gè)種類，包括高性能薄膜、工程塑料、泡沫塑料、化學(xué)纖維、膠黏劑、樹脂基體、絕緣材料、功能材料、復(fù)合材料等。

聚酰亞胺的性能強(qiáng)烈依賴于其化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以依據(jù)用途選擇或者合成不同結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺，也可以通過共聚、共混、填充、增強(qiáng)進(jìn)行改性。新型聚酰亞胺的開發(fā)離不開新型單體的發(fā)展，特種結(jié)構(gòu)的二胺和二酐單體是發(fā)展聚酰亞胺新品種的必要保證，降低單體成本是降低聚酰亞胺的關(guān)鍵。

由于聚酰亞胺相關(guān)材料在航空航天、軍事、高端電子等敏感領(lǐng)域有著難以替代的作用，國外的大多數(shù)聚酰亞胺原材料、技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)我國實(shí)行嚴(yán)格封鎖。雖然國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在努力追趕中，但我們國產(chǎn)化并量產(chǎn)的高端產(chǎn)品與國外先進(jìn)水平仍有不小差距。因此，大力發(fā)展聚酰亞胺相關(guān)產(chǎn)品十分迫切，任重道遠(yuǎn)！

（完）

來源：勢(shì)銀膜鏈、DT新材料、石油化工大數(shù)據(jù)、牛膜網(wǎng)、蓋德化工網(wǎng)、各企業(yè)官網(wǎng)、東方財(cái)富網(wǎng)、艾邦高分子等，化工新材料整理