文档介绍：2006-2007高分子材料进展及应用(5)--聚酰亚胺基高分子复合材料
聚酰亚胺是目前使用温度最高的一类高分子材料,可以在300℃长期使用,也可以短时间经受450~500 ℃的高温,其突出优点是在高温下具有优异的力学性能、介电性能,耐辐射。因此已经作为薄膜、纤维、塑料、胶粘剂、泡沫塑料、复合材料、分离膜、光刻胶、液晶取向剂等在工业技术部门得到广泛应用,被认为是"高分子材料中的多面手",聚酰亚胺的优越性能早已经被认识,妨碍其进一步发展的关键是高成本。
国外研究主要在美国,以NASA、空军材料实验室及几个飞机制造公司为中心,持续大量投入,追求易加工又耐高温的先进复合材料。主要开发能够在更高温度,如371 oC主要开发能够在371 oC乃至更高温度使用的材料,但所研究的几个品种大多以昂贵的六氟二酐为原料,并且复合材料的加工性能较差,通常需要更大的压力,应用受到了一定的限制。国外的科研机构在基体树脂和复合材料的加工方法方面开展了系统的研究工作。如英国Rolls-Royce公司在研制PMR-15复合材料结构件,以逐步取代目前大量使用的钛合金,降低制造成本和重量(据报道减重可达40%以上),从而大大提高发动机的性能。美国Pratt-Whitney公司则在为第四代军机配套的F-119涡轮发动机研制相应的石墨纤维增强PMR-15树脂基复合材料,以应用于发动机的导向叶片和内涵道部件上,力争使树脂基复合材料在整机结构中的比重接近50%,改善发动机的耗油量与单位成本,以此带动飞机的速度、有效载重与机动性能的明显改善。另外,美国空军资助研制的AFR-700B超高温树脂基复合材料也用于F-22的发动机上,以代替钛合金用作压气机的静子结构、进气道或后机身多用途导管等。中国科学院长春应用化学研究所从上世纪60年代初就开始此类研究,并把主要精力集中在开拓能够明显降低聚酰亚胺的成本的先进合成路线和工艺上。经过几十年的努力,一条由邻二甲苯合成氯代苯酐的生产线已经于2006年在大连建成并成功投产,这是世界上第一条生产线。这条路线曾被美国西方化学公司评价为"最经济的合成路线"。据了解,美国通用电气公司也正在集中力量开发这条路线以代替现在已经达到万吨级的硝基酞酰亚胺路线。该路线的优点是可以由3-和4-氯代苯酐两个异构体合成多种异构的单体二酐和聚酰亚胺。其中最引起巨大兴趣的是某类异构聚酰亚胺与传统的聚酰亚胺比较可以具有更高的使用温度,又具有更容易加工的性能。这种特性在先进复合材料、工程塑料及胶粘剂方面具有重大的应用意义,解决了数十年来在高使用温度和加工性能不能统一的矛盾,所以美国NASA对日本生产的某个异构二酐进行了控制。而长春应化所开发的这条路线,可以随意合成所需要的多种异构二酐和相应的聚酰亚胺。在异构聚酰亚胺的研究方面我们已经处于世界先进水平。
利用氯代苯酐还可以直接合成聚酰亚胺,简化了合成步骤,大大降低了成本。一个明显的例子是由于合成工艺的改进,某种结构的聚酰亚胺的成本从1970年的3000元/kg降到目前20