聚酰亚胺：高性能材料的定义、特性与应用

聚酰亚胺〔Polyimide，简称PI〕是一种分子结构中含有酰亚胺基团〔—R—CO—NH—CO—R—〕性能很好芳杂环高分子化合物。它以其超强热稳固性、机械性能、化学耐性还有电不导电特性而著称，被誉为“21世纪最有希望高分子材料”，于性能很好聚合物材料金字塔中占据顶端位置。

定义和结构

聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环〔-CO-NR-CO-〕一类聚合物，其中R为芳族四价基团。其结构单元通常由二胺、二酐单体通过缩聚反应生成。根据分子结构不同，聚酰亚胺可以分为脂肪族、半芳香族、芳香族类型。

特性

热稳固性：聚酰亚胺具有极高耐热性，热分解温度一般于500℃左右，部分产品甚至可达600℃。它还能耐极低温，于-269℃液态氦中不会脆裂。

机械性能：聚酰亚胺拉伸强度一般于100 MPa以上，部分品种甚至高达400 MPa。其弹性模量通常为2到4 GPa，纤维可达200 GPa。

电性能：聚酰亚胺具有高介电强度、突出耐电晕性。

化学稳固性：聚酰亚胺耐油、有机溶剂，但不耐碱、强氧化剂。

加工性能：聚酰亚胺熔点高，不溶于大多数有机溶剂，加工流动性不佳。

用途行业

聚酰亚胺产品形态多样，包括薄膜、浆料、泡沫、复合材料、纤维。这些产品被大量用途于以下行业：

航空航天：用于生产耐高温、高强度结构部件。

工业：作为柔性印刷电路、不导电材料、微器件保护层。

液晶显示：用于生产液晶显示器取向剂材料。

半导体：于半导体生产中，聚酰亚胺用于光刻胶、介电层、缓冲层。

医疗设备：聚酰亚胺生物相容性使其可用于生产电极、生物传感器、药物输送系统。

新能源：作为燃料电池隔膜、质子传输膜。

聚酰亚胺因其超强性能、大量用途前景，已成为现代科技无法替代材料。随着技术连续进步，聚酰亚胺用途行业还将进一步拓展。