聚酰亚胺 化学、结构与性能的关系及材料PDF电子书下载

第0章 绪论 1

0.1 聚酰亚胺的性能 2

0.2 合成上的多途径 3

0.3 聚酰亚胺的加工 4

0.4 聚酰亚胺的应用 5

0.5 展望 6

第一编 化学编 11

第1章 聚酰亚胺的合成方法 11

1.1 聚合过程中或在大分子反应中形成酰亚胺环的合成方法 11

1.1.1 由二酐和二胺反应形成聚酰亚胺 11

1.1.2 由四元酸和二元胺反应形成聚酰亚胺 12

1.1.3 由四酸的二元酯和二胺反应获得聚酰亚胺 12

1.1.5 邻位二碘代芳香化合物和一氧化碳在钯催化下与二胺反应转化为聚酰亚胺 13

1.1.4 由二酐和二异氰酸酯反应获得聚酰亚胺 13

1.1.6 由酯基或酰胺基的邻位碘代物在钯催化下与一氧化碳反应得到聚酰亚胺 14

1.1.7 用界面聚合合成聚酰亚胺 14

1.1.8 由二酐的二氰基甲叉衍生物与二胺在低温下反应生成聚酰亚胺 15

1.1.9 由聚异酰亚胺转化为聚酰亚胺 16

1.1.10 以N-三甲基硅化二胺和二酐反应合成聚酰亚胺 16

1.1.11 由二酐和二脲反应合成聚酰亚胺 18

1.1.12 由聚氰基酰胺合成聚亚胺酰亚胺 18

1.1.13 由萘二酐和肼及其他二酐得到聚酰亚胺 19

1.1.14 由二硫酐与二胺合成聚酰亚胺 20

1.2 以带酰亚胺环的单体缩聚获得聚酰亚胺 21

1.2.1 以双卤代酞酰亚胺或双硝基酞酰亚胺合成聚酰亚胺 21

1.2.2 用酰亚胺交换反应获得聚酰亚胺 22

1.2.3 由带酰亚胺环的二卤化物与二硼酸化合物在钯催化剂作用下缩聚得到聚酰亚胺 23

1.2.4 由四酰二亚胺的碱金属化合物与二卤代物反应获得聚酰亚胺 24

1.2.5 用Diels-Alder反应合成线型聚酰亚胺 24

1.3 含非环状酰亚胺结构的聚合物的合成 29

参考文献 32

第2章 由聚酰胺酸合成聚酰亚胺 34

2.1 聚酰胺酸的合成 34

2.1.1 概述 34

2.1.2 二酐和二胺的活性 36

2.1.3 聚酰胺酸与溶剂的复合物 39

2.1.4 形成聚酰胺酸的反应动力学 39

2.1.5 聚酰胺酸的异构化 40

2.1.6 聚酰胺酸的降解过程 42

2.1.7 在其他溶剂中合成聚酰胺酸 45

2.1.8 聚酰胺酸盐 48

2.2 聚酰胺酸的酰亚胺化 49

2.2.1 聚酰胺酸的热酰亚胺化 49

2.2.2 聚酰胺酸的化学环化，异酰亚胺的生成 58

2.2.3 聚异酰亚胺异构化为聚酰亚胺 66

2.2.4 酰亚胺化条件对聚酰亚胺性能的影响 69

2.3 由二酐或四酸和二胺一步合成聚酰亚胺 73

2.4 合成聚酰亚胺过程中各个种的测定 75

2.4.1 红外光谱 75

2.4.2 1H NMR 76

2.4.3 13C NMR 77

2.4.4 15N NMR 78

2.4.5 19F NMR 79

参考文献 80

第3章 由聚酰胺酯合成聚酰亚胺 87

3.1 二酸二酯的合成及其异构体 87

3.1.1 二酸二酯的合成 87

3.1.2 异构的二酸二酯和聚酰胺酸 88

3.1.3 醇中水分对于二酐酯化的影响 92

3.2 二酸二酯与二胺的反应 94

3.3 聚酰胺酯（酰胺）的合成 95

3.4 聚酰胺酯的热酰亚胺化 99

参考文献 105

4.1.1 硝基苯酐和硝基酞酰亚胺的合成 107

4.1 由硝基酞酰亚胺合成二酐和聚酰亚胺 107

第4章 以硝基苯酐或卤代苯酐为原料合成二酐及聚酰亚胺 107

4.1.2 由硝基酞酰亚胺合成二酐 108

4.1.3 由双（硝基酞酰亚胺）合成聚醚酰亚胺 110

4.2 氯代苯酐合成路线的评述 113

4.3 由邻二甲苯合成氯代苯酐 117

4.3.1 邻二甲苯的氯代和单氯代物的分离 117

4.3.2 氯代邻二甲苯的氧化及氧化产物的捕集 118

4.3.3 粗氯代苯酐异构体的分离 119

4.3.4 3-氯代苯酐合成 120

4.4 由氯代苯酐合成各种二酐 120

4.4.1 联苯二酐 120

4.4.2 二苯醚二酐 121

4.4.4 硫醚类二酐 122

4.4.3 二醚二酐 122

4.5.1 双（氯代酞酰亚胺）的合成 124

4.5.2 由双（氯代酞酰亚胺）合成聚醚酰亚胺 124

4.5 由氯代苯酐直接合成聚酰亚胺 124

4.5.3 由双（氯酞酰亚胺）合成聚硫醚酰亚胺 126

4.5.4 由双（氯代酞酰亚胺）与二氯二苯砜或二氯二苯酮与Na2S作用得到的共聚酰亚胺 126

4.5.5 由镍催化耦合制备联苯型聚酰亚胺 127

4.6 硝基酞酰亚胺路线和氯代苯酐路线的比较 129

参考文献 130

第5章 聚酰亚胺的交联 132

5.2 PMR型聚酰亚胺 134

5.2.1 概论 134

5.1 双马来酰亚胺（BMI） 134

5.2.2 四酸的三元酯和四元酯与胺的反应 135

5.2.3 PMR体系的固化 138

5.3 带炔基的酰亚胺齐聚物 146

5.3.1 以乙炔基封端的酰亚胺齐聚物 146

5.3.2 以苯炔基封端的酰亚胺齐聚物 148

5.3.3 其他芳炔基封端的酰亚胺齐聚物 152

5.4 由苯并环丁烯作为活性端基 153

5.5 其他热固性聚酰亚胺 154

5.5.1 由烯丙基降冰片烯封端的聚酰亚胺 154

5.5.2 以2,2-对环芳烃（2,2-paracyclophane）封端的聚酰亚胺 154

5.5.3 以二苯撑封端的聚酰亚胺 154

5.5.4 基于三聚成环概念的活性基团 154

5.5.5 苯基三氮烯 155

参考文献 156

第6章 由双马来酰亚胺及其衍生物得到的聚酰亚胺 158

6.1 双马来酰亚胺（BMI） 158

6.1.1 双马来酰亚胺的合成 158

6.1.2 BMI的均聚 164

6.1.3 BMI与二胺的共聚-Michael加成反应之一 165

6.1.4 BMI与硫化氢或二巯基化合物的共聚-Micheal加成反应之二 168

6.1.5 BMI与双酚的共聚-Micheal加成反应之三 170

6.1.6 BMI与双氨腈化合物的共聚-Micheal加成反应之四 171

6.1.7 BMI和烯丙基化合物的共聚物 172

6.1.8 BMI的Diels-Alder共聚物 173

6.1.9 BMI和环氧树脂的共聚物 173

6.1.10 BMI-苯并环丁烯的共聚物 174

6.1.11 BMI与乙烯化合物的共聚 175

6.1.12 BMI的其他共聚物 177

6.2 双（衣康酰亚胺）和双（柠康酰亚胺） 178

参考文献 184

第7章 聚酰亚胺的分解 187

7.1 聚酰亚胺的热和热氧化分解 187

7.1.1 聚酰亚胺的热分解和热氧化分解 188

7.1.2 聚酰亚胺炭化产物 201

7.2 聚酰亚胺的水解 205

7.3 聚酰亚胺的辐射分解 207

7.3.1 光分解 208

7.3.2 高能辐照分解 210

参考文献 215

7.4 聚酰亚胺的其他分解反应 215

第二编 结构与性能的关系 221

第8章 聚酰亚胺的结构与性能关系概论 221

8.1 聚酰亚胺的分子结构 221

8.1.1 几种典型的酰亚胺单元的结构参数 221

8.1.2 各种连接基团的平均键长（A）和键角 221

8.1.3 分子间和分子内的作用力 223

8.2 耐热性 224

8.3 热稳定性 229

8.4 溶解性 232

8.4.1 引入含氟、硅、磷的基团或羟基 233

8.4.2 引入“圈”形结构 234

8.4.3 引入侧基 236

8.4.4 使大分子链弯曲 237

8.4.5 引入脂肪结构 238

8.5 力学性能 239

8.6 光学性能 239

8.7 电学性能 244

参考文献 247

第9章 异构的聚酰亚胺 249

9.1 由异构的二酐得到的聚酰亚胺 250

9.1.1 异构二酐的合成 251

9.1.2 MPDA与二胺的反应 263

9.1.3 环状聚酰亚胺的生成 265

9.1.4 由异构二酐得到的聚酰亚胺的溶解性能 265

9.1.5 由异构二酐得到的聚酰亚胺的热性能 272

9.1.6 由异构二酐得到的聚酰亚胺的机械性能 277

9.1.7 由异构二酐得到的聚酰亚胺的流变性能 279

9.1.8 由异构二酐得到的聚酰亚胺的气体透过性能 281

9.1.9 由异构二酐得到的聚酰亚胺的透光性能 282

9.2 由异构的二胺得到的聚酰亚胺 283

9.2.1 由异构二胺得到的聚酰亚胺的溶解性能 284

9.2.2 由异构二胺得到的聚酰亚胺的热性能 286

9.2.3 由异构二胺得到的聚酰亚胺的机械性能 289

9.2.4 由异构二胺得到的聚酰亚胺的相对介电常数 290

9.2.5 由异构二胺得到的聚酰亚胺的气体分离特性 290

9.3 手性聚酰亚胺 292

9.4 结论 298

参考文献 299

第10章 含氟聚酰亚胺 302

10.1 含氟聚酰亚胺的性能特点 302

10.2 主链上含有全氟脂肪链的聚酰亚胺 304

10.3 含三氟甲基及六氟丙基的聚酰亚胺 306

10.4 芳核上的氢被氟所取代的聚酰亚胺 311

10.5 含氟代脂肪侧链的聚酰亚胺 314

10.6 全氟聚酰亚胺 316

10.7 含氟聚酰亚胺的应用 317

参考文献 318

第11章 含硅聚酰亚胺 319

11.1 主链上含硅的聚酰亚胺 319

11.1.1 由含硅的二胺合成的聚酰亚胺 319

11.1.2 由含硅的二酐合成的聚酰亚胺 331

11.2 侧链上含硅的聚酰亚胺 335

11.3 含POSS的聚酰亚胺 338

参考文献 343

第12章 含磷聚酰亚胺 344

12.1 含磷单体的合成 344

12.1.1 磷的氧化物类单体 344

12.1.2 膦腈类单体 347

12.2 含磷聚酰亚胺的性能 349

12.3 含磷聚酰亚胺的应用 360

参考文献 361

13.1 由脂肪二胺和芳香二酐合成的聚酰亚胺 363

13.1.1 由含脂肪链的二胺和芳香二酐合成的聚酰亚胺 363

第13章 含脂肪单元的聚酰亚胺 363

13.1.2 由含脂环二胺与芳香二酐得到的聚酰亚胺 368

13.1.3 由带螺环二胺合成的聚酰亚胺 372

13.1.4 由含圈形结构的二胺合成的聚酰亚胺 374

13.2 由脂肪二酐和芳香二胺合成的聚酰亚胺 378

13.2.1 由含脂肪链的二酐和芳香二胺合成的聚酰亚胺 378

13.2.2 由含脂环的二酐和芳香二胺合成的聚酰亚胺 380

13.2.3 由含螺环的二酐合成的聚酰亚胺 391

13.2.4 由带圈形结构的二酐合成的聚酰亚胺 395

13.3 由脂肪二酐和脂肪二胺合成的全脂肪聚酰亚胺 398

参考文献 405

第14章 含六元酰亚胺环的聚合物 408

14.1 萘的六元环酐与伯胺反应形成酰亚胺的过程 408

14.2 含六元酰亚胺环的聚合物 413

参考文献 420

第15章 液晶聚酰亚胺 421

15.1 “纯粹”的液晶聚酰亚胺 421

15.2 液晶聚酯酰亚胺 421

15.3 液晶聚碳酸酯酰亚胺 429

15.4 液晶聚酰胺酰亚胺 431

15.5 含醚链的液晶聚酰亚胺 433

15.6 侧链液晶聚酰亚胺 434

15.7 液晶聚酰胺酯 435

参考文献 436

第16章 树枝状及超枝化聚酰亚胺 438

16.1 枝化度的测定 438

16.2 树枝状聚酰亚胺 439

16.3 超枝化聚酰亚胺 444

16.4 结束语 463

参考文献 464

第17章 共聚酰亚胺和聚酰亚胺共混物 465

17.1 共聚酰亚胺 465

17.1.1 交替共聚酰亚胺 465

17.1.2 嵌段共聚酰亚胺 472

17.2 聚酰亚胺共混物 475

17.2.1 聚酰亚胺与聚酰亚胺的共混物 476

17.2.2 聚醚酰亚胺与聚醚酮的共混物 482

17.2.3 聚酰亚胺与聚醚砜的共混物 488

17.2.4 互穿网络聚酰亚胺 489

17.2.5 聚酰亚胺与液晶聚合物（LCP）的共混物 497

17.2.6 聚酰亚胺与聚苯并咪唑的共混物 501

17.2.7 聚酰亚胺与聚苯胺的共混物 503

参考文献 504

第三编 材料编 509

第18章 薄膜 509

18.1 影响薄膜性能的诸因素 509

18.1.1 化学结构的影响 510

18.1.2 溶剂的影响 512

18.1.3 干燥条件的影响 514

18.1.4 牵伸的影响 515

18.1.5 酰亚胺化条件的影响 517

18.1.6 聚酰亚胺与基底的黏结性 523

18.2 聚酰亚胺薄膜和柔性覆铜板的制造 524

18.3 有关薄膜及覆铜板的性能指标 526

18.4 商品聚酰亚胺薄膜 527

18.4.1 Kapton薄膜 528

18.4.2 Apical薄膜 531

18.4.3 Upilex薄膜 531

18.4.4 热塑性聚酰亚胺薄膜 533

18.5 气相沉积成膜方法 533

参考文献 535

第19章 高性能工程塑料 537

19.1 对作为工程塑料的聚酰亚胺的基本要求 537

19.1.1 耐热性 537

19.2.1 Vespel聚酰亚胺 538

19.2 热塑性聚酰亚胺工程塑料 538

19.1.3 结晶性 538

19.1.2 可加工性 538

19.2.2 Ultem聚醚酰亚胺 541

19.2.3 Torlon聚酰胺酰亚胺 542

19.2.4 UPIMOL聚酰亚胺 545

19.2.5 Aurum聚酰亚胺 546

19.2.6 Ratem（雷泰）聚酰亚胺 549

19.2.7 YHPI聚醚酰亚胺 551

19.2.8 GCPI聚酰亚胺 552

19.2.9 由3,4′-BPDA得到的聚酰亚胺 554

19.2.10 其他热塑性聚酰亚胺 556

19.3.1 PMR-15和PMR-Ⅱ 559

19.3 热固性聚酰亚胺工程塑料 559

19.3.2 Kinel 560

19.3.3 YHPI-C-01 560

参考文献 561

第20章 泡沫材料 562

20.1 主链酰亚胺泡沫材料 562

20.2 侧链酰亚胺泡沫材料——聚甲基丙酰亚胺（PMI） 565

20.3 纳米泡沫材料 566

参考文献 570

第21章 聚酰亚胺纤维 571

21.1 由聚酰胺酸溶液纺得的纤维 573

21.2 由聚酰亚胺溶液纺得的纤维 577

21.3 由熔融法纺得的聚酰亚胺纤维 585

21.4 聚酰亚胺纤维的最近进展 586

参考文献 589

第22章 以聚酰亚胺为基体树脂的先进复合材料 590

22.1 概论 590

22.1.1 先进复合材料发展的推动力 590

22.1.2 适合于超音速客机使用的先进复合材料 592

22.2 以双马来酰亚胺为基体树脂的复合材料 593

22.3 PMR-15复合材料 599

22.3.1 PMR-15预浸料的制备 599

22.3.2 PMR-15复合材料的制备 600

22.3.3 PMR-15复合材料的性能 601

22.3.4 PMR-15复合材料的缺点 605

22.4 其他PMR复合材料 607

22.4.1 PMR-15的变种 607

22.4.2 LaRC-160 608

22.4.3 由ODPA和BPDA代替BTDA的PMR聚酰亚胺竖直及复合材料 610

22.4.4 PMR-II 610

22.4.5 LaRC-RP46 611

22.4.6 AFR-700B 612

22.4.7 V-CAP 612

22.5 以热塑性聚酰亚胺为基体树脂的复合材料 613

22.5.1 Skybond/Pyralin 613

22.5.2 Avimid KIII 614

22.5.3 Avimid N 614

22.5.4 LaRC-TPI 615

22.5.5 Matrimid 5218 616

22.5.6 LaRC-8515 616

22.5.7 LaRC-IA 618

22.5.8 LaRC-CPI 620

22.5.9 LaRC-SCI 621

22.5.10 LaRC-SI 622

22.5.11 IM7/LaRC-ITPI 624

22.5.12 聚醚酰亚胺 625

22.5.13 聚酰胺酰亚胺 626

22.6 用以乙炔封端的聚酰亚胺为基体树脂基的复合材料 626

22.7 以苯炔基封端的聚酰亚胺为基体树脂的复合材料 627

22.7.1 PETI 628

22.7.2 PPEI 628

22.7.3 PTPEI 630

22.7.4 以PERA-1作为PETI-5的活性添加剂的树脂 631

22.7.5 LaRC MPEI-1 634

22.7.6 可以进行RTM加工的PETI类树脂 636

22.7.7 以2,3,3′，4′-联苯二酐为基础的基体树脂 639

22.8 聚酰亚胺复合材料的湿热效应（hygrothermal effects） 642

参考文献 645

第23章 黏合剂 647

23.1 聚酰亚胺对聚合物的黏合 647

23.2 聚酰亚胺对无机基底的黏合 651

23.3 聚酰亚胺对金属的黏合 652

23.3.1 印刷线路板用的黏合剂 652

23.3.2 高温结构胶黏剂 657

23.4 黏合促进剂 668

参考文献 669

24.1 聚酰亚胺气体分离膜 671

第24章 聚酰亚胺分离膜 671

24.1.1 均质膜的气体分离原理 672

24.1.2 对聚合物的气体透过性能的预测 672

24.1.3 聚酰亚胺结构与气体分离性能的关系 673

24.1.4 由聚酰胺酸盐得到的分离膜 685

24.1.5 交联对聚酰亚胺膜的气体透过性能的影响 686

24.1.6 含硅氧烷的聚酰亚胺分离膜 693

24.1.7 聚酰亚胺膜在使用过程中的变化 697

24.2 用于气体分离的聚酰亚胺炭分子筛膜 701

24.3 聚酰亚胺渗透汽化膜 710

24.4 聚酰亚胺超滤膜 722

24.5 聚酰亚胺反渗透膜 725

参考文献 726

第25章 光敏聚酰亚胺 729

25.1 负性光敏聚酰亚胺 730

25.1.1 酯型光敏聚酰亚胺 730

25.1.2 离子型负性光敏聚酰亚胺 735

25.1.3 酰亚胺型负性光敏聚酰亚胺 738

25.1.4 使用水系显影液的负性光敏聚酰亚胺 739

25.2 正性光敏聚酰亚胺 742

25.2.1 自感光型正性光敏聚酰亚胺 743

25.2.2 混合型正性光敏聚酰亚胺 746

25.2.3 异构型正性光敏聚酰亚胺 748

25.3 化学增幅型光敏聚酰亚胺 750

25.4 结束语 755

参考文献 756

26.1 概论 759

第26章 液晶取向排列剂 759

26.2 液晶在高分子膜表面的取向排列机制 760

26.3 聚酰亚胺的结构与预倾角的关系 762

26.3.1 引入短小的取代基 762

26.3.2 引入长、大的取代基 762

26.3.3 引入含氟单元 768

26.3.4 引入脂肪单元 770

26.4 影响液晶分子取向排列预倾角的因素 771

26.5 非摩擦液晶取向剂 774

26.5.1 以聚酰亚胺LB膜作液晶取向层 774

26.5.2 聚酰亚胺光控液晶取向材料 776

26.6.1 表面双稳态铁电液晶显示器用取向排列剂 781

26.6 铁电液晶显示器用取向排列剂 781

26.6.2 反铁电液晶显示器用取向排列剂 783

参考文献 784

第27章 非线性光学材料（NLO） 787

27.1 前言 787

27.2 主、客体型NLO聚酰亚胺 789

27.3 侧链型NLO聚酰亚胺 794

27.4 主链型NLO聚酰亚胺 807

27.5 交联型NLO聚酰亚胺 808

27.6 无机／聚酰亚胺NLO体系 809

27.7 多功能NLO聚酰亚胺 810

参考文献 812

28.2.1 无机物及其前体 813

28.2 聚酰亚胺-无机物杂化材料 813

28.1 聚酰亚胺在（纳米）杂化材料制备中的特点 813

第28章 聚酰亚胺（纳米）杂化材料 813

28.2.2 聚酰亚胺-无机物杂化材料的合成方法 815

28.2.3 聚酰亚胺-无机物杂化材料的形态结构 818

28.2.4 聚酰亚胺-无机物杂化材料的性能 819

28.3 聚酰亚胺-金属杂化材料 827

28.3.1 金属掺杂剂 827

28.3.2 掺杂方法 829

28.3.3 聚酰亚胺-金属杂化材料的形态结构 830

28.3.4 聚酰亚胺-金属杂化材料的性能 830

参考文献 841

第29章 质子转输膜 845

29.1 由1,4,5,8-萘四酸二酐（NTDA）与磺化二胺得到的聚酰亚胺 846

29.2 磺化聚酰亚胺对水的稳定性 861

参考文献 865

第30章 其他材料 867

30.1 透明材料 867

30.2 发光材料 871

30.3 压电材料 873

30.4 生物相容材料 877

30.5 LB膜 880

30.5.1 聚酰亚胺LB膜的制备 881

30.5.2 聚酰亚胺LB膜的性能和应用 882

参考文献 883

附录1 英文缩写与结构对照表 885

附录2 二酐单元及二胺单元对气体透过参数的增量和气体性能常数Cm值 897