聚酰亞胺,英文名稱Polyimide(Pt),是分子主鏈中含有酰亞胺基團的芳雜環聚合物,其通式如下:
式中Ar及Ar’代表芳基。
聚酰亞胺總體上可分為縮合型聚酰亞胺和加成型聚酰亞胺兩類。而前者又可分為線型熱固性聚酰亞胺 (不熔不溶或可溶不熔)和熱塑性聚酰亞胺;而后者按反應基團的不同,有降冰片烯封端的,乙炔封端的,馬來酸酐封端的和苯并環丁烷封端的聚酰亞胺等,這一類聚酰亞胺基本上都屬于熱固性材料。
聚酰亞胺做為芳雜環聚合物,在耐熱工程塑料中占有極為重要的地位,是目前工程塑料中耐熱性比較好的品種之一。
近年來,隨著宇航及超音速飛機等尖端技術的迅速發展,對材料的使用提出了更高的要求,除了要求使用具有一般性能的合成材料外,還需要大量使用具有高耐熱性、同時又具有優異綜合性能的合成材料。為了適應這種需要,多年來,耐熱性高聚物一直是人們研制開發的重要課題之一。其中,特別引人矚目的是在分子主鏈上含有穩定結構單元的五元和六元雜環聚合物,現在已經成為具有突出耐熱性和綜合性能的聚合物的一大體系。其主要的研究方向是芳雜環聚合物,如聚酰亞胺、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑等。高分子結構也相應地從線型到半梯形以至梯形,耐溫性逐漸提高。但是復雜梯形結構高分子的合成煩瑣,后處理不便,在結構中易存在缺陷(如雜質、舞構不完整),往往使其耐熱性難以實現,且成本很高,因此真正具有使用性的麗苣熱高分子屈指可數。而聚酰亞胺樹脂是一類半梯形結構的耐熱商分子,合成簡單,成蘆低,力學及電學性能等優異。聚酰亞胺在六十年代初首先由美國“Du Pont”公司實現二業化。它自問世以來一直為科學家所重視,如今已在各個領域獲得廣泛的應月壬.且范圍不斷擴展。事實上,在整個芳雜環聚合物中實現工業化且真正形成較大嚴量的,至今仍只有聚酰亞胺一種。
聚酰亞胺的發展經歷了一段榧妥的時間。早在十九世紀末,人們就發現了第一個芳雜環聚合物聚苯并咪唑,但篚{二它不溶不熔,成型困難,因此一直未能得到發展。1908年,Bogert和Rensho通過加熱4一氨基鄰苯二甲酸酐或4一氨基鄰苯二甲酸二甲酯,經脫水或脫醇。言先制得了聚酰亞胺類環鏈聚合物。到四十年代前后,又相繼出現了含脂肪鏈的聚酰亞胺和聚=惡二唑等,但由于這些聚合物的熱穩定性和耐水解性差,以及合成方法和成型不夠成熟,所以仍無法得到應用。一直到五十年代末,才由“Du Pont”公司苣毛采用芳香族二胺和芳香族二酐的縮合反應,用二步法工藝合成了聚酰亞胺,并于196/-年正式實現了聚酰亞胺的工業化。其后,美國西屋公司和孟山都公司也陸續進行了研置,除將聚酰亞胺用于絕緣材料、粘合劑和層壓制品外,又分別于1965年和1967年開發成功聚酰亞胺模壓制品。自此,聚酰亞胺作為耐熱工程塑料才真正得到迅速發展,并使整個虧雜環結構的聚合物成為研究耐熱合成材料的主攻方向。蘇聯、日本、英國、法蓬、聯邦德國等許多國家也爭相對聚酰亞胺進行研究,并先后實現了工業化。
為了改善以均苯四甲酸二酐(二酐)為原料制成的不熔性聚酰亞胺的成型加工性能及降低成本,從1965年開始,美國、日本和法國等國開發了一系列可熔性聚酰亞胺。如以二苯醚四酸二酐為原料的醚匿型聚酰亞胺,以及在聚酰亞胺分子中引入酰胺鍵、酯鍵、醚鍵等制得的聚酰胺酰亞胺、聚醣豌亞胺和聚醚酰亞胺等。它們的耐熱性雖然略低于均苯型聚酰亞胺,但卻提高了溶解性,并可熔融成型,成本也有所下將。
另外,自1965年以來,還出現了一系列加成型聚酰亞胺。例如法國羅納一普朗克公司開發的順酐型聚酰亞胺一雙馬柬爰亞胺,于1968年以Kinol、Kerimid的商品名開始生產;另外,1968年美國THEW公司開發了NA酸酐封端基的加成型聚酰亞胺;1974年美國休斯飛機公司和美國海灣}石油化學公司開發了乙炔封端基的加成型聚酰亞胺。