聚酰亞胺由四酸二酐和二胺聚合而成,合成方法主要有一步(bù)法、二步法、三步法和氣相沉(chén)澱法4種方法(fǎ)。
(1)一步法。一步法是(shì)二酐和二胺在高沸點溶劑中直接聚合生成聚酰亞(yà)胺,即單體不經由聚酰胺酸而直接合成聚酰亞胺。該法的反應條件比熱處理要溫和得多,關鍵要選擇合適的溶劑。為提高聚合物的相對分子質量,應盡量脫去水分。通常(cháng)采用帶水劑進行共沸以脫去生成(chéng)的水,或(huò)用(yòng)異氰酸(suān)酯替代二胺和生成的聚酰胺(àn)酸鹽在高(gāo)溫高壓下(xià)聚合。此(cǐ)法的控製工(gōng)藝尚需完(wán)善(shàn),並正向實用化邁進。
(2)二步法。二步法是先由二酐和二(èr)胺獲得前驅體聚酰胺酸,再通過加熱或化學方法,分子內(nèi)脫水閉環(huán)生成聚酰亞胺(àn)。化學亞(yà)胺化法,即用脫水劑處理聚酰胺酸;化學環化(huà)後生成的(de)聚酰亞(yà)胺中含(hán)有(yǒu)大量異酰亞胺,該法製得的聚酰亞(yà)胺與用加熱方法製得的聚酰亞胺, 物理和化學(xué)性能有差異,特別是異酰亞(yà)胺環具有較低的熱穩定(dìng)性和高化學(xué)反應活性;應用不同的脫(tuō)水(shuǐ)劑,環化產物(wù)中亞胺/異酰亞胺的比例不同,可認為是互變異(yì)構的(de)高度不穩(wěn)定所引起的(de)。二步法工藝成熟,但聚(jù)酰胺酸(suān)溶液不穩定,對水汽很(hěn)敏感,儲存(cún)過程中(zhōng)常發生(shēng)分解,所以又(yòu)出(chū)現聚酰胺(àn)酸烷基酯法、聚酰胺酸矽烷基酯法(fǎ)等改進方法。
聚酰亞胺的(de)另一種前驅體(tǐ)聚酰胺酯,是一種相對穩(wěn)定(dìng)的聚合物(wù),能以固態或(huò)溶液(yè)形式(shì)長期存放。高相對分子質量的聚酰胺酯通常是由芳香二(èr)酸二酯(zhǐ)經酰(xiān)氯化後,與芳香二胺進行溶液(yè)縮聚或(huò)界麵縮(suō)聚製得;聚酰胺酯(zhǐ)受熱或在有機堿的催化下(xià)發生酰亞胺化反應生成聚酰(xiān)亞胺,但脫(tuō)掉(diào)的小分子化合物是醇或僅一烯烴而不是水。中間體聚酰胺酯的溶解性好於聚酰胺酸,可溶於(yú)常用低(dī)沸點有機溶(róng)劑,如二氯甲烷、四氫呋喃等,並可獲得高濃度溶(róng)液,而且(qiě)可通過改變酯基結構使聚酰胺酯(zhǐ)性(xìng)能各異,可(kě)用於製備(bèi)高強高模材料, 是合成聚酰(xiān)亞胺的典型方法。但其酰(xiān)亞胺化反應活性低,工(gōng)藝複雜, 製造成本高, 有待進一步優化。
(3)三步法。三(sān)步法是(shì)經由聚異酰亞胺得到聚酰(xiān)亞胺的方法。聚(jù)異酰亞胺結構穩定,作為聚酰亞胺的(de)先母體, 由於(yú)熱處理時不會放出水等低分子物質,容易異構化成酰亞胺,能製得性能優(yōu)良的聚酰亞胺。聚異酰亞胺是由聚酰胺酸在脫水劑作用(yòng)下(xià),脫水環化為聚異酰亞胺,然後在酸或堿等(děng)催化劑作用下異構(gòu)化成聚酰亞(yà)胺,此異構(gòu)化反應在高溫下很容易(yì)進行。聚異酰亞胺溶解性(xìng)好,玻璃化轉變溫度較低,加工性能優良。聚酰亞胺為不溶、不熔性材料,難於加工,通常采用先在預聚物聚酰亞胺階段加工(gōng),但由於在高溫下進行,亞胺化時閉環脫(tuō)水(shuǐ)易使製品產生氣孔(kǒng),導致(zhì)製品的機械性能和電性能下降,難以獲得理想的產品,作為聚酰亞胺預聚體的聚異酰亞胺(àn),其玻璃化溫度低於對應的(de)聚酰亞(yà)胺,熱處理時不會放出水分,易(yì)異構化成聚酰(xiān)亞(yà)胺,因此用聚異酰亞胺代替聚酰胺酸作為聚酰亞胺(àn)的前身
材料,可製得性能(néng)優良的製品。該法較新穎,正受(shòu)到廣泛關注。
氣相沉積法。氣相沉積法主要用於製備聚酰亞胺薄膜,反應是在(zài)高溫下將(jiāng)二酸(suān)酐與二胺直接以氣流的(de)形式輸送(sòng)到混煉機內進行混煉,製成(chéng)薄膜,這是由單(dān)體直接合成聚酰亞胺塗層的方法。