聚(jù)酰亞胺由四酸二酐和二胺(àn)聚合而(ér)成,合成方(fāng)法(fǎ)主要有一步(bù)法、二(èr)步法、三步法和(hé)氣相沉澱法(fǎ)4種方(fāng)法。
(1)一步法(fǎ)。一步法是二酐(gān)和(hé)二胺在高沸點溶劑中直接(jiē)聚合(hé)生成聚酰亞胺,即單體不經由聚酰(xiān)胺酸而直接合成聚酰亞胺(àn)。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(zhì)量,應盡量脫去水分。通常采用(yòng)帶水劑進行(háng)共沸以脫去生成的水,或用異氰酸酯替代二胺和生成(chéng)的聚酰(xiān)胺酸鹽在高溫高壓下聚合(hé)。此法的(de)控製工藝尚需完善,並(bìng)正向(xiàng)實用(yòng)化(huà)邁進。
(2)二步法(fǎ)。二步法是先由二酐和二胺獲得前驅體聚酰胺酸,再通過加熱或化學(xué)方法,分子內(nèi)脫水閉環生成聚酰亞(yà)胺。化學亞胺化法,即用脫水劑處理聚酰胺酸;化學環(huán)化(huà)後生成的聚酰亞胺中含有(yǒu)大(dà)量異酰亞胺,該法製得的聚酰亞胺(àn)與用加熱方法製得的聚酰亞胺, 物理和化學性(xìng)能有差異(yì),特別是異酰亞胺環具有較低的(de)熱穩定性和高(gāo)化學反應活性;應用不同的(de)脫水劑,環化產物中亞胺/異酰亞胺的(de)比例不同,可認為(wéi)是(shì)互變(biàn)異構的高度不穩定所引起的。二步法工藝成熟,但聚(jù)酰胺酸溶液不穩定(dìng),對水汽很(hěn)敏感,儲存過程中常發生分解,所以又出現聚酰胺酸烷基酯法、聚酰胺酸矽烷基酯法等改進方法。
聚酰亞胺的另一種前驅體(tǐ)聚酰胺酯,是一(yī)種相對穩定的聚合物,能以固態或溶液形式(shì)長期存放。高相對(duì)分子質量的(de)聚酰胺酯通(tōng)常是由芳香(xiāng)二酸二酯(zhǐ)經酰氯化後,與芳香二胺進行溶液縮聚或界麵縮聚製得;聚酰胺酯受熱或在有機堿的催化(huà)下發生酰亞胺化反(fǎn)應(yīng)生成聚(jù)酰亞胺,但脫掉(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(xiān)胺(àn)酸,可溶於(yú)常用低沸點有機溶劑(jì),如二氯甲烷、四氫呋喃等,並可(kě)獲得高濃度溶液,而且可通過改變酯基結構使聚酰胺酯性能各(gè)異,可用於製備高強高模材(cái)料, 是合成聚酰亞胺的典型方法。但其酰亞胺化反應活性低,工藝複雜, 製造成本高, 有待進一步優化。
(3)三步法(fǎ)。三步法是經由聚異(yì)酰亞胺得到聚酰亞胺的方法。聚異酰亞(yà)胺結構穩定,作為聚酰亞胺的先母體, 由於熱處理(lǐ)時不會放出水等低分子物質(zhì),容(róng)易異構化成酰亞胺,能製得性能優良的(de)聚酰(xiān)亞胺。聚異(yì)酰亞胺是由聚(jù)酰胺(àn)酸在(zài)脫水劑作用下,脫(tuō)水(shuǐ)環化為聚(jù)異酰亞胺,然後在酸或堿等催化劑作用下異(yì)構化成聚酰亞胺,此異構化反(fǎn)應在高溫下很容易(yì)進行。聚異酰亞胺溶解性好,玻璃化轉變溫度較低,加工性能優良。聚酰亞胺為不溶、不(bú)熔性材料,難於加工,通常采用先在(zài)預聚物聚酰(xiān)亞胺階段加工,但由(yóu)於在高溫下進行,亞胺化時閉環脫水易使製品產生氣孔(kǒng),導致製品的機械性能(néng)和電性能下降,難以獲得理想的(de)產品(pǐn),作為聚酰亞胺(àn)預聚體的聚異酰亞胺,其(qí)玻璃化溫(wēn)度低於對應的聚酰亞胺(àn),熱(rè)處理時不會(huì)放出水分,易(yì)異(yì)構化成聚酰亞胺,因此用(yòng)聚異酰亞胺代替聚酰胺酸作為聚酰(xiān)亞胺的前身(shēn)
材料,可製得性能(néng)優良的(de)製品。該法較新穎,正受到廣泛關(guān)注。
氣相沉積法。氣相(xiàng)沉積(jī)法主要用於製備聚酰亞胺薄膜,反應是在高溫下將二酸酐與二胺直接(jiē)以氣流的(de)形式輸送到混煉機內進(jìn)行(háng)混煉,製成薄膜,這是由單體直接合成聚酰亞胺塗層的(de)方法。