聚酰亚胺 化学、结构与性能的关系及材料PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 聚酰亚胺的性能 1

1.2 合成上的多途径 2

1.3 聚酰亚胺的加工 3

1.4 聚酰亚胺的应用 3

1.5 展望 4

第Ⅰ编 化学 9

第2章 由二酐（或四酸）与二胺合成聚酰亚胺 9

2.1 聚酰胺酸的合成 9

2.1.1 概述 9

2.1.2 二酐和二胺的活性 11

2.1.3 聚酰胺酸与溶剂的复合物 16

2.1.4 形成聚酰胺酸的反应动力学 16

2.1.5 聚酰胺酸的异构化 17

2.1.6 聚酰胺酸的降解过程 19

2.1.7 在其他溶剂中合成聚酰胺酸 22

2.1.8 聚酰胺酸盐 25

2.1.9 “尼龙盐” 26

2.2 聚酰胺酸的酰亚胺化 26

2.2.1 聚酰胺酸的热酰亚胺化 26

2.2.2 聚酰胺酸的化学环化，异酰亚胺的生成 36

2.2.3 聚异酰亚胺异构化为聚酰亚胺 43

2.2.4 酰亚胺化条件对聚酰亚胺性能的影响 47

2.3 由二酐或四酸和二胺或酰化的二胺一步合成聚酰亚胺 51

2.3.1 在有机溶剂中一步合成聚酰亚胺 51

2.3.2 在水中一步合成聚酰亚胺 52

2.3.3 二酐与酰化二胺的反应 53

2.4 二酐与双（邻位羟基胺）的反应 53

2.5 合成聚酰亚胺过程中各物种的测定 55

2.5.1 红外光谱 55

2.5.2 1H NMR 56

2.5.3 13C NMR 57

2.5.4 15N NMR 58

2.5.5 19F NMR 59

参考文献 60

第3章 由二酸二酯与二胺合成聚酰亚胺 67

3.1 二酸二酯的合成及其异构体 67

3.1.1 二酸二酯的合成 67

3.1.2 异构的二酸二酯 68

3.1.3 醇中水分对二酐酯化的影响 73

3.2 二酸二酯与二胺的反应 73

3.3 聚酰胺酯（聚酰胺）的合成 75

3.4 聚酰胺酯的热酰亚胺化 79

参考文献 85

第4章 以硝基酞酰亚胺或卤代苯酐为原料合成二酐及聚酰亚胺 87

4.1 由硝基酞酰亚胺合成二酐和聚酰亚胺 87

4.1.1 硝基苯酐和硝基酞酰亚胺的合成 87

4.1.2 由硝基酞酰亚胺合成二酐 88

4.1.3 由双（硝基酞酰亚胺）合成聚醚酰亚胺 90

4.2 氯代苯酐合成路线评述 92

4.3 由邻二甲苯合成氯代苯酐 98

4.3.1 邻二甲苯的氯代和单氯代物的分离 98

4.3.2 氯代邻二甲苯的氧化及氧化产物的捕集 99

4.3.3 粗氯代苯酐的前处理和异构体的分离 100

4.3.4 3-氯代苯酐的合成 101

4.4 由氯代苯酐合成各种二酐 102

4.4.1 联苯二酐 102

4.4.2 二苯醚二酐 103

4.4.3 二醚二酐 104

4.4.4 硫醚类二酐 104

4.5 由氯代苯酐直接合成聚酰亚胺 105

4.5.1 双（氯代酞酰亚胺）的合成 105

4.5.2 由双（氯代酞酰亚胺）合成聚醚酰亚胺 106

4.5.3 由双（氯酞酰亚胺）合成聚硫醚酰亚胺 107

4.5.4 双（氯代酞酰亚胺）与二氯二苯砜或二氯二苯酮在Na2S作用下得到聚酰亚胺 107

4.5.5 由镍催化偶合制备联苯型聚酰亚胺 108

4.6 硝基酞酰亚胺路线和氯代苯酐路线的比较 110

参考文献 110

第5章 聚酰亚胺的交联 113

5.1 双马来酰亚胺 115

5.2 PMR型聚酰亚胺 115

5.2.1 概论 115

5.2.2 四酸的三元酯和四元酯与胺的反应 116

5.2.3 PMR体系的固化 118

5.3 带炔基的酰亚胺低聚物 126

5.3.1 以乙炔基封端的酰亚胺低聚物 126

5.3.2 以苯炔基封端的酰亚胺低聚物 128

5.3.3 二苯乙炔与二苯撑的反应 133

5.3.4 其他芳炔基封端的酰亚胺低聚物 133

5.4 以苯并环丁烯作为活性端基 133

5.5 其他热固性聚酰亚胺 134

5.5.1 由烯丙基降冰片烯封端的聚酰亚胺 134

5.5.2 以2,2-对环芳烃封端的聚酰亚胺 135

5.5.3 以二苯撑封端的聚酰亚胺 135

5.5.4 基于三聚成环概念的活性基团 136

5.5.5 以苯基三氮烯封端的聚酰亚胺 137

参考文献 137

第6章 由双马来酰亚胺及其衍生物得到的聚酰亚胺 140

6.1 双马来酰亚胺 140

6.1.1 BMI的合成 140

6.1.2 BMI的均聚 146

6.1.3 BMI与二胺的共聚——Michael加成反应之一 146

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 151

6.1.5 BMI与二元酚的共聚——Micheal加成反应之三 153

6.1.6 BMI与双氨腈化合物的共聚——Micheal加成反应之四 154

6.1.7 BMI和烯丙基化合物的共聚物 155

6.1.8 BMI的Diels-Alder共聚物 155

6.1.9 BMI和环氧树脂的共聚物 155

6.1.10 BMI与苯并环丁烯的共聚物 156

6.1.11 BMI与乙烯化合物的共聚 157

6.1.12 BMI的其他共聚物 159

6.2 双衣康酰亚胺和双柠康酰亚胺 160

参考文献 166

第7章 聚酰亚胺的分解 169

7.1 聚酰亚胺的热和热氧化分解 169

7.1.1 聚酰亚胺的热分解和热氧化分解 170

7.1.2 聚酰亚胺炭化产物 185

7.2 聚酰亚胺的水解 188

7.3 聚酰亚胺的辐射分解 192

7.3.1 光分解 192

7.3.2 高能辐射分解 194

7.4 原子氧对聚酰亚胺的作用 199

7.5 聚酰亚胺的其他分解反应 200

参考文献 201

第Ⅱ编 结构与性能的关系 207

第8章 聚酰亚胺的结构与性能关系概论 207

8.1 聚酰亚胺的分子结构 207

8.1.1 典型的酰亚胺单元的结构参数 207

8.1.2 各种连接基团的平均键长和键角 208

8.1.3 分子间和分子内的作用力 209

8.2 耐热性 210

8.3 热稳定性 215

8.4 溶解性 219

8.4.1 引入含氟、硅、磷的基团或羟基 220

8.4.2 引入“圈”型结构 221

8.4.3 引入侧基 223

8.4.4 使大分子链弯曲 225

8.4.5 引入脂肪结构 227

8.5 力学性能 227

8.6 光学性能 227

8.7 电学性能 232

参考文献 235

第9章 异构的聚酰亚胺 238

9.1 由异构的二酐得到的聚酰亚胺 239

9.1.1 异构二酐的合成和结构 240

9.1.2 MPDA与二胺的反应 251

9.1.3 环状聚酰亚胺的生成 252

9.1.4 由异构二酐得到的聚酰亚胺的溶解性能 256

9.1.5 由异构二酐得到的聚酰亚胺的热性能 260

9.1.6 由异构二酐得到的聚酰亚胺的机械性能 267

9.1.7 由异构二酐得到的聚酰亚胺的流变性能 268

9.1.8 由异构二酐得到的聚酰亚胺的气体透过性能 270

9.1.9 由异构二酐得到的聚酰亚胺的透光性能 271

9.1.10 一些由异构二酐得到的聚酰亚胺的特性 272

9.2 由异构的二胺得到的聚酰亚胺 277

9.2.1 由异构二胺得到的聚酰亚胺的溶解性能 278

9.2.2 由异构二胺得到的聚酰亚胺的热性能 280

9.2.3 由异构二胺得到的聚酰亚胺的机械性能 286

9.2.4 由异构二胺得到的聚酰亚胺的介电常数 288

9.2.5 由异构二胺得到的聚酰亚胺的气体分离特性 288

9.3 手性聚酰亚胺 291

9.4 结论 300

参考文献 300

第10章 含氟聚酰亚胺 304

10.1 含氟聚酰亚胺的性能特点 304

10.2 主链上含有全氟脂肪链的聚酰亚胺 306

10.3 含三氟甲基及六氟丙基的聚酰亚胺 308

10.4 芳核上的氢被氟所取代的聚酰亚胺 312

10.5 含氟代脂肪侧链的聚酰亚胺 315

10.6 全氟聚酰亚胺 317

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 320

11.1 主链上含硅的聚酰亚胺 320

11.1.1 由含硅的二胺合成的聚酰亚胺 320

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 336

11.3 含POSS的聚酰亚胺 339

参考文献 344

第12章 含磷聚酰亚胺 346

12.1 含磷单体 346

12.1.1 磷的氧化物类单体 346

12.1.2 膦腈类单体 347

12.2 含磷聚酰亚胺的性能 349

参考文献 361

第13章 含脂肪单元的聚酰亚胺 362

13.1 由脂肪二胺和芳香二酐合成的聚酰亚胺 362

13.1.1 由含脂肪链的二胺和芳香二酐合成的聚酰亚胺 362

13.1.2 由含脂环二胺与芳香二酐得到的聚酰亚胺 366

13.1.3 由带螺环二胺合成的聚酰亚胺 371

13.1.4 由含圈型结构的二胺合成的聚酰亚胺 372

13.2 由脂肪二酐和芳香二胺合成的聚酰亚胺 377

13.2.1 由含脂肪链的二酐和芳香二胺合成的聚酰亚胺 377

13.2.2 由含脂环的二酐和芳香二胺合成的聚酰亚胺 379

13.2.3 由含螺环的二酐合成的聚酰亚胺 389

13.2.4 由带圈型结构的二酐合成的聚酰亚胺 393

13.3 由脂肪二酐和脂肪二胺合成的全脂肪聚酰亚胺 395

参考文献 404

第14章 含六元酰亚胺环的聚合物 407

14.1 萘的六元环酐与伯胺反应形成酰亚胺的过程 407

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 422

15.1 “纯粹”的液晶聚酰亚胺 422

15.2 液晶聚酯酰亚胺 422

15.3 液晶聚碳酸酯酰亚胺 430

15.4 液晶聚酰胺酰亚胺 432

15.5 含醚链的液晶聚酰亚胺 434

15.6 侧链液晶聚酰亚胺 435

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 443

16.4 结束语 462

参考文献 462

第17章 共聚酰亚胺和聚酰亚胺共混物 464

17.1 共聚酰亚胺 464

17.1.1 交替共聚酰亚胺 464

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 481

17.2.3 聚酰亚胺与聚醚砜的共混物 486

17.2.4 互穿网络聚酰亚胺 488

17.2.5 聚酰亚胺与液晶聚合物（LCP）的共混物 496

17.2.6 聚酰亚胺与聚苯并咪唑的共混物 499

17.2.7 聚酰亚胺与聚苯胺的共混物 502

参考文献 503

第Ⅲ编 材料 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 509

18.1.2 溶剂 512

18.1.3 干燥条件 513

18.1.4 牵伸 514

18.1.5 酰亚胺化条件 516

18.1.6 聚酰亚胺与基底的黏结性 522

18.2 聚酰亚胺薄膜和柔性覆铜板的制造 523

18.3 有关薄膜及覆铜板的性能指标 524

18.4 商品聚酰亚胺薄膜 525

18.4.1 Kapton薄膜 526

18.4.2 Apical薄膜 528

18.4.3 Upilex薄膜 529

18.4.4 热塑性聚酰亚胺薄膜 530

18.5 气相沉积成膜方法 531

参考文献 533

第19章 高性能工程塑料 535

19.1 对作为工程塑料的聚酰亚胺的基本要求 535

19.1.1 耐热性 535

19.1.2 可加工性 535

19.1.3 结晶性 536

19.2 热塑性聚酰亚胺工程塑料 536

19.2.1 Vespel聚酰亚胺 536

19.2.2 Ultem聚醚酰亚胺 538

19.2.3 Torlon聚酰胺酰亚胺 541

19.2.4 UPIMOL聚酰亚胺 543

19.2.5 Aurum聚酰亚胺 544

19.2.6 Ratem（雷泰）聚酰亚胺 547

19.2.7 HI系列聚酰亚胺 549

19.2.8 YZPI聚酰亚胺 551

19.2.9 由3,4′-BPDA得到的聚酰亚胺 553

19.2.10 其他热塑性聚酰亚胺 554

19.3 热固性聚酰亚胺工程塑料 557

19.3.1 PMR-15和PMR-Ⅱ 557

19.3.2 Kinel 558

19.3.3 HI-C-01 558

参考文献 559

第20章 泡沫 560

20.1 主链酰亚胺泡沫 560

20.1.1 Solimide聚酰亚胺泡沫 560

20.1.2 TEEK聚酰亚胺泡沫 562

20.1.3 由二酐与二异氰酸酯得到的聚酰亚胺泡沫 563

20.2 侧链酰亚胺泡沫——聚甲基丙酰亚胺 564

20.3 纳米泡沫 565

20.4 气凝胶 567

参考文献 569

第21章 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 581

21.3 由熔融法纺得的纤维 588

21.4 由电纺丝得到的纳米纤维 589

参考文献 591

第22章 以聚酰亚胺为基体树脂的先进复合材料 593

22.1 引言 593

22.1.1 先进复合材料发展的推动力 593

22.1.2 适合于超音速客机使用的先进复合材料 595

22.2 以双马来酰亚胺为基体树脂的复合材料 596

22.3 PMR-15复合材料 601

22.3.1 PMR-15预浸料的制备 601

22.3.2 PMR-15复合材料的制备 602

22.3.3 PMR-15复合材料的性能 603

22.3.4 以异丙酯代替甲酯制备PMR树脂 607

22.3.5 PMR-15复合材料存在的问题 607

22.4 其他PMR复合材料 608

22.4.1 PMR-15的变种 608

22.4.2 LaRC-160 610

22.4.3 由ODPA和BPDA代替BTDA的PMR聚酰亚胺树脂及复合材料 610

22.4.4 PMR-Ⅱ 611

22.4.5 LaRC-RP46 612

22.4.6 AFR-700B 613

22.4.7 V-CAP 613

22.4.8 以含氟二胺来提高PMR的加工性 614

22.5 以热塑性聚酰亚胺为基体树脂的复合材料 614

22.5.1 Skybond/Pyralin 614

22.5.2 Avimid KⅢ 615

22.5.3 Avimid N 615

22.5.4 LaRC-TPI 616

22.5.5 Matrimid 5218 617

22.5.6 LaRC-8515 617

22.5.7 LaRC-IA 619

22.5.8 LaRC-CPI 621

22.5.9 LaRC-SCI 622

22.5.10 LaRC-SI 623

22.5.11 LaRC-ITPI 625

22.5.12 聚醚酰亚胺 626

22.5.13 聚酰胺酰亚胺 626

22.6 由乙炔封端的聚酰亚胺为基体树脂的复合材料 627

22.7 以苯炔基封端的聚酰亚胺为基体树脂的复合材料 628

22.7.1 PETI 628

22.7.2 PPEI 629

22.7.3 PTPEI 630

22.7.4 PETI-1 632

22.7.5 Triple-A 632

22.7.6 以氟代PEPA为封端剂 635

22.7.7 以PMDA为二酐与非平面结构二胺p-ODA得到的树脂 636

22.7.8 以PERA-1作为PETI-5的活性添加剂的树脂 637

22.7.9 LaRC MPEI-1 639

22.7.10 可以进行RTM加工的PETI类树脂 641

22.7.11 以2,3,3′,4′-联苯二酐为基础的基体树脂 644

参考文献 647

第23章 黏合剂 649

23.1 聚酰亚胺对聚合物的黏合 649

23.2 聚酰亚胺对无机基底的黏合 652

23.3 聚酰亚胺对金属的黏合 653

23.3.1 印刷线路板用的黏合剂 654

23.3.2 高温结构胶黏剂 659

23.4 黏合促进剂 670

参考文献 671

第24章 分离膜 673

24.1 气体分离膜 673

24.1.1 均质膜的气体分离原理 673

24.1.2 对聚合物的气体透过性能的预测 674

24.1.3 聚酰亚胺结构与气体分离性能的关系 675

24.1.4 由聚酰胺酸盐得到的分离膜 688

24.1.5 交联对聚酰亚胺膜的气体透过性能的影响 688

24.1.6 含硅氧烷的聚酰亚胺分离膜 695

24.1.7 对不饱和及饱和低级烃类的分离 698

24.1.8 聚酰亚胺膜在使用过程中的变化 699

24.2 用于气体分离的聚酰亚胺炭分子筛膜 702

24.3 渗透汽化膜 713

24.4 超滤膜 725

24.5 纳滤膜 728

24.6 聚酰亚胺反渗透膜 729

参考文献 731

第25章 光敏聚酰亚胺 734

25.1 负性光敏聚酰亚胺 735

25.1.1 酯型光敏聚酰亚胺 735

25.1.2 离子型负性光敏聚酰亚胺 740

25.1.3 酰亚胺型负性光敏聚酰亚胺 742

25.1.4 使用水系显影液的负性光敏聚酰亚胺 743

25.2 正性光敏聚酰亚胺 746

25.2.1 自感光型正性光敏聚酰亚胺 747

25.2.2 混合型正性光敏聚酰亚胺 750

25.2.3 异构型正性光敏聚酰亚胺 752

25.3 化学增幅型光敏聚酰亚胺 754

25.4 结束语 759

参考文献 760

第26章 液晶取向排列剂 763

26.1 引言 763

26.2 液晶在高分子膜表面的取向排列机制 764

26.3 聚酰亚胺的结构与预倾角的关系 766

26.3.1 引入短小的取代基 766

26.3.2 引入长、大的取代基 766

26.3.3 引入含氟单元 772

26.3.4 引入脂肪单元 774

26.4 影响液晶分子取向排列预倾角的因素 774

26.5 非摩擦液晶取向剂 778

26.5.1 聚酰亚胺LB膜作液晶取向层 778

26.5.2 聚酰亚胺光控液晶取向材料 780

26.6 铁电液晶显示器用取向排列剂 785

26.6.1 表面双稳态铁电液晶显示器用取向排列剂 785

26.6.2 反铁电液晶显示器用取向排列剂 786

参考文献 788

第27章 非线性光学材料 791

27.1 引言 791

27.2 主-客体型NLO聚酰亚胺 793

27.3 侧链型NLO聚酰亚胺 797

27.4 主链型NLO聚酰亚胺 812

27.5 交联型NLO聚酰亚胺 813

27.6 无机／聚酰亚胺NLO体系 814

27.7 多功能NLO聚酰亚胺 815

参考文献 816

第28章 聚酰亚胺（纳米）杂化材料 818

28.1 聚酰亚胺在（纳米）杂化材料制备中的特点 818

28.2 聚酰亚胺-无机物杂化材料 818

28.2.1 无机物及其前体 818

28.2.2 聚酰亚胺-无机物杂化材料的合成方法 819

28.2.3 聚酰亚胺-无机物杂化材料的形态结构 822

28.2.4 聚酰亚胺-无机物杂化材料的性能 823

28.3 聚酰亚胺-金属杂化材料 831

28.3.1 金属掺杂剂 831

28.3.2 掺杂方法 832

28.3.3 聚酰亚胺-金属杂化材料的形态结构 833

28.3.4 聚酰亚胺-金属杂化材料的性能 834

参考文献 843

第29章 质子传输膜 846

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 847

29.2 磺化聚酰亚胺对水的稳定性 861

参考文献 867

第30章 生物相容材料 869

30.1 聚酰亚胺的生物适应性 869

30.2 聚酰亚胺封装 873

30.3 聚酰亚胺多孔膜 878

30.4 聚酰亚胺复合材料生物应用 880

30.4.1 牙根管修复用聚酰亚胺基复合材料 880

30.4.2 羟基磷灰石在聚酰胺酸薄膜表面的生长 881

参考文献 882

第31章 其他材料 883

31.1 透明材料 883

31.2 发光材料 887

31.3 压电材料 890

31.4 LB膜 893

参考文献 895

附录A 英文缩写与化合物结构对照表 897

附录B 二酐单元及二胺单元对气体透过系数和扩散系数的增量 910