聚酰亞胺（PI）是分子結(jié)構(gòu)含有酰亞胺基鏈節(jié)的芳雜環(huán)高分子化合物?，是目前工程塑料中耐熱性最好的品種之一，廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、納米、液晶、激光等領(lǐng)域。

近來，各國(guó)都在將PI的研究、開發(fā)及利用列入21世紀(jì)化工新材料的發(fā)展重點(diǎn)之一。聚酰亞胺，因其在性能和合成方面的突出特點(diǎn)，不論是作為結(jié)構(gòu)材料或是作為功能性材料，都有著巨大的應(yīng)用前景。

聚酰亞胺被譽(yù)為高分子材料金字塔的頂端材料，也被稱為"解決問題的能手"，甚至有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為“沒有聚酰亞胺就不會(huì)有今天的微電子技術(shù)。

高分子材料金字塔【來源：中國(guó)石油和化工大數(shù)據(jù)】

聚酰亞胺分類及應(yīng)用

聚酰亞胺由于性能優(yōu)異，可應(yīng)用于多種領(lǐng)域，也可分為多種類型，包括工程塑料、纖維、光敏性聚酰亞胺、泡沫材料、涂料、膠粘劑、薄膜、氣凝膠、復(fù)合材料等。

聚酰亞胺用途廣泛，來源：復(fù)合材料網(wǎng)在眾多的聚合物中，聚酰亞胺是唯一具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域并且在每一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都顯示出突出性能的聚合物。下面，小編就帶您了解一下聚酰亞胺各個(gè)品種的主要用途。


1.工程塑料聚酰亞胺工程塑料可分為既有熱固性也有熱塑性，可分為聚均苯四甲酰亞胺 (PMMI)?、聚醚酰亞胺 (PEI)?、聚酰胺一酰亞胺 (PAI)等，在不同領(lǐng)域有著各自的用途。PMMI在1.8MPa的負(fù)荷下熱變形溫度達(dá)360℃，電性能優(yōu)良，可用于特種條件下的精密零件 ，耐高溫自潤(rùn)滑軸承、密封圈、鼓風(fēng)機(jī)葉輪等 ，還可用于與液氨接觸的閥門零件，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)零件 。PEI具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電絕緣性能、耐輻照性能 、耐高溫和耐磨性能，熔融流動(dòng)性好，成型收縮率為0.5％～0.7％，可用注射和擠出成型，后處理較容易，還可用焊接法與其他材料結(jié)合，在電子電器 、航空、汽車 、醫(yī)療器械等產(chǎn)業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PAI的強(qiáng)度是當(dāng)前非增強(qiáng)塑料中最高的，拉伸強(qiáng)度為190MPa，彎曲強(qiáng)度為 250MPa，在1.8MPa負(fù)荷下熱變形溫度高達(dá)274℃。PAI具有良好的耐燒蝕性和高溫、高頻下的電磁性，對(duì)金屬和其他材料有很好的粘接性能，主要用于齒輪 、軸承和復(fù)印機(jī)分離爪等，還可用于飛行器的燒蝕材料、透磁材料和結(jié)構(gòu)材料。

聚酰亞胺用于高性能零部件【來源：新材料在線】

2.聚酰亞胺纖維

聚酰亞胺纖維是一種重要的高性能纖維，其耐高溫聚酰亞胺纖維是目前使用溫度最高的有機(jī)合成纖維之一，可以在250~350℃使用，在耐光性、吸水性、耐熱性等方面與芳綸和聚苯硫醚纖維相比都更為優(yōu)越，高性能聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度比芳綸高出約1倍，是目前力學(xué)性能最好的有機(jī)合成纖維之一。

隨著高新技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，其對(duì)PI制品理化性能的要求也越來越高，傳統(tǒng)PI材料在力學(xué)、熱學(xué)及光、電、磁等方面的性能已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代科技領(lǐng)域?qū)Σ牧系奶厥庖?，PI高性能纖維以其優(yōu)越的力學(xué)性能、耐熱穩(wěn)定性、耐輻照等特性將成為下一代高性能纖維的典型代表。目前國(guó)內(nèi)從事PI纖維產(chǎn)業(yè)的主要有江蘇奧神、長(zhǎng)春高琦、科聚新材、江蘇先諾等。其中，長(zhǎng)春高琦已成為我國(guó)聚酰亞胺研究、開發(fā)、生產(chǎn)的重要基地，江蘇先諾一款具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能有機(jī)纖維于2016年通過了科技成果鑒定，同時(shí)于2020年?duì)款^完成了《高強(qiáng)高模聚酰亞胺長(zhǎng)絲》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定。

聚酰亞胺纖維【來源：江蘇奧神】

3.光敏性聚酰亞胺（PSPI）光敏聚酰亞胺（PSPI）是一類在高分子鏈上兼有亞胺環(huán)以及光敏基因，集優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的機(jī)械性能、化學(xué)和感光性能的有機(jī)材料。光敏聚酰亞胺在電子領(lǐng)域主要有光刻膠及電子封裝兩大作用，在光敏聚酰亞胺中添加上增感劑、穩(wěn)定劑等就可以得到“聚酰亞胺光刻膠”。與傳統(tǒng)光刻膠相比，由于聚酰亞胺本身有著很好的介電性能，因此在使用時(shí)無(wú)需涂覆起工作介質(zhì)作用的光阻隔劑，可以大大縮短工序，提高生產(chǎn)效率。光敏性聚酰亞胺（PSPI）的生產(chǎn)技術(shù)主要由美國(guó)及日本企業(yè)所掌控，其中日本東麗是全球中正性PSPI產(chǎn)品市場(chǎng)化最成功的企業(yè)之一，其正性產(chǎn)品被應(yīng)用在微電子封裝、光電子封裝等多個(gè)領(lǐng)域。受限于生產(chǎn)技術(shù)落后，我國(guó)聚酰亞胺產(chǎn)業(yè)仍舊以薄膜等低端產(chǎn)品穩(wěn)住，光敏聚酰亞胺產(chǎn)量較少，市場(chǎng)需求依賴進(jìn)口。在《中國(guó)制造2025》政策支持下，我國(guó)工業(yè)、機(jī)械、電子等領(lǐng)域皆進(jìn)入國(guó)產(chǎn)替代階段，國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)于PSPI不斷深入，部分企業(yè)已經(jīng)掌握生產(chǎn)技術(shù)。當(dāng)前，布局PSPI研發(fā)、生產(chǎn)的本土企業(yè)有瑞華泰、明士新材料、國(guó)風(fēng)塑業(yè)、鼎龍科技等，未來該領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)替代空間較大。

聚酰亞胺用于光刻膠【來源：明士新材】

4.聚酰亞胺泡沫塑料

聚酰亞胺泡沫是聚酰亞胺材料的一種類型，于上世紀(jì)70年代首先由NASA Langley研究中心與Unitika America合作開發(fā)出來，用于航天飛機(jī)上，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)、艦船、火車、汽車等領(lǐng)域，具有本質(zhì)阻燃、耐熱性強(qiáng)、重量輕、及環(huán)保無(wú)毒的特點(diǎn)，可以長(zhǎng)期在超高溫、超低溫、高鹽霧、強(qiáng)噪聲、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)輻射等極端條件下服役。

聚酰亞胺泡沫可分為三類：1.與一般聚酰亞胺相同，將酰亞胺作為主鏈的泡沫材料，使用溫度達(dá)到300℃以上（PI泡沫）2.酰亞胺環(huán)以側(cè)基方式存在的泡沫材料（PMI泡沫）3.將熱不穩(wěn)定的脂肪鏈段引入聚酰亞胺中在高溫下裂解而得到的納米泡沫材料。聚酰亞胺泡沫材料屬于先進(jìn)功能材料，已越來越多地應(yīng)用在航空航天、遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、國(guó)防和微電子等高新技術(shù)領(lǐng)域中的隔熱、減震降噪和絕緣等關(guān)鍵材料。PI泡沫目前最為重要的應(yīng)用為艦艇用隔熱降噪材料，目前我國(guó)海軍正處于第三次建船高潮，PI泡沫作為新型戰(zhàn)艦中的首選隔熱降噪材料，需求快速提升。聚甲基丙烯酰亞胺泡沫（簡(jiǎn)稱PMI），是目前綜合性能最優(yōu)的新型高分子結(jié)構(gòu)泡沫材料，是一種高比強(qiáng)度、高比模量、高閉孔率、高耐熱性的高性能復(fù)合材料泡沫芯材，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高/低溫等特點(diǎn)。此外PMI泡沫作為最為優(yōu)異的結(jié)構(gòu)泡沫芯材，廣泛用于風(fēng)機(jī)葉片，直升機(jī)葉片，航空航天等領(lǐng)域中，其對(duì)于PET 泡沫的替代趨勢(shì)明確，市場(chǎng)空間廣闊。PI泡沫耐熱性強(qiáng)、阻燃性好、不產(chǎn)生有害氣體，易于安裝，是應(yīng)用廣泛的隔熱降噪材料。目前，美國(guó)海軍已把PI泡沫用作所有水面艦艇和潛艇的隔熱隔聲材料，INSPEC公司生產(chǎn)的SOLIMIDE 泡沫已被超過15個(gè)國(guó)家制定用于海軍船舶的隔熱隔聲體系，此外，PI泡沫在民用船，如豪華游輪、快艇、液化天然氣船上也有廣泛應(yīng)用。

聚酰亞胺泡沫【來源：哈船制造】與PI泡沫相似，PMI 泡沫的應(yīng)用同樣十分廣泛。PMI泡沫的典型應(yīng)用包括：1.結(jié)構(gòu)泡沫芯材：優(yōu)異的抗高溫壓縮性，使其作為芯材廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片、航空、航天、艦船、運(yùn) 動(dòng)器材、醫(yī)療器械等領(lǐng)域；2.寬頻透波材料：低介電常數(shù)及損耗使其廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、天線等領(lǐng)域；3.隔熱隔音材料：高速機(jī)車、輪胎、音響等。21世紀(jì)以來，我國(guó)參與聚酰亞胺泡沫研究的單位數(shù)量明顯增長(zhǎng)，行業(yè)技術(shù)取得了重大突破，目前國(guó)內(nèi)的聚酰亞胺泡沫的主要生產(chǎn)企業(yè)有青島海洋、康達(dá)新材和天晟新材、自貢中天勝、青島海洋新材料等。其中，中科院寧波材料所已搭建了聚酰亞胺微發(fā)泡粒子中試設(shè)備，青島海洋與康達(dá)新材聚酰亞胺產(chǎn)品通過了軍方測(cè)試。



5.聚酰亞胺涂料聚酰亞胺用于制備涂料是其最早的應(yīng)用之一，該類物質(zhì)在涂料中主要用作漆包線絕緣涂料。漆包線絕緣涂料主要浸涂圓線、扁線等各種類型線徑裸體銅線、合金線及玻璃絲包線外層，提高和穩(wěn)定漆包線的外層。絕緣涂料的重要指標(biāo)之一是耐熱等級(jí)，依據(jù)1954年國(guó)際電工協(xié)會(huì)制定的ICE-85電機(jī)電器絕緣材料在使用中熱穩(wěn)定性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，絕緣材料分成7個(gè)耐熱等級(jí)。滿足工業(yè)技術(shù)發(fā)展要求的絕緣材料的特點(diǎn)是，絕緣系統(tǒng)應(yīng)可以在180-200℃其至更高溫度下長(zhǎng)期工作，但無(wú)顯著的失重和電氣強(qiáng)度降低，并且保持尚耐好的彈性、耐潮、耐臭氧、耐電弧等性能。聚酰亞胺類材料可以很好地滿足這一使用要求，來制備F級(jí)及以上耐熱等級(jí)的絕緣涂料，聚酰亞胺可以作為絕緣漆用于電磁線，或作為耐高溫涂料使用。

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(guó)國(guó)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L(zhǎng)ARC-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(guó)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(guó)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(guó)旗帶向了月球背面，為太空打上了“中國(guó)標(biāo)識(shí)”。據(jù)悉，此次探測(cè)器的國(guó)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(yáng)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(yáng)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(guó)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(guó)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(yáng)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(guó)國(guó)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(guó)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。

結(jié)語(yǔ)

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(guó)外的大多數(shù)聚酰亞胺原材料、技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)我國(guó)實(shí)行嚴(yán)格封鎖。雖然國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在努力追趕中，但我們國(guó)產(chǎn)化并量產(chǎn)的高端產(chǎn)品與國(guó)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)?。▉碓矗夯ば虏牧希?/p>

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