一、聚酰亞胺簡(jiǎn)介

聚酰亞胺（PI）是分子結(jié)構(gòu)含有酰亞胺基鏈節(jié)的芳雜環(huán)高分子化合物 ，是目前工程塑料中耐熱性最好的品種之一，廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、納米、液晶、激光等領(lǐng)域。

近來，各國都在將PI的研究、開發(fā)及利用列入21世紀(jì)化工新材料的發(fā)展重點(diǎn)之一。聚酰亞胺，因其在性能和合成方面的突出特點(diǎn)，不論是作為結(jié)構(gòu)材料或是作為功能性材料，都有著巨大的應(yīng)用前景。

聚酰亞胺被譽(yù)為高分子材料金字塔的頂端材料，也被稱為"解決問題的能手"，甚至有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為“沒有聚酰亞胺就不會(huì)有今天的微電子技術(shù)。

高分子材料金字塔，來源：中國石油和化工大數(shù)據(jù)

二、聚酰亞胺分類及應(yīng)用

聚酰亞胺由于性能優(yōu)異，可應(yīng)用于多種領(lǐng)域，也可分為多種類型，包括工程塑料、纖維、光敏性聚酰亞胺、泡沫材料、涂料、膠粘劑、薄膜、氣凝膠、復(fù)合材料等。

聚酰亞胺用途廣泛，來源：復(fù)合材料網(wǎng)

在眾多的聚合物中，聚酰亞胺是唯一具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域并且在每一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都顯示出突出性能的聚合物。下面，小編就帶您了解一下聚酰亞胺各個(gè)品種的主要用途。

聚酰亞胺工程塑料可分為既有熱固性也有熱塑性，可分為聚均苯四甲酰亞胺(PMMI) 、聚醚酰亞胺(PEI) 、聚酰胺一酰亞胺(PAI)等，在不同領(lǐng)域有著各自的用途。

PMMI在1.8MPa的負(fù)荷下熱變形溫度達(dá)360℃，電性能優(yōu)良，可用于特種條件下的精密零件，耐高溫自潤滑軸承、密封圈、鼓風(fēng)機(jī)葉輪等，還可用于與液氨接觸的閥門零件，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)零件。

PEI具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電絕緣性能、耐輻照性能、耐高溫和耐磨性能，熔融流動(dòng)性好，成型收縮率為0.5％～0.7％，可用注射和擠出成型，后處理較容易，還可用焊接法與其他材料結(jié)合，在電子電器、航空、汽車、醫(yī)療器械等產(chǎn)業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

PAI的強(qiáng)度是當(dāng)前非增強(qiáng)塑料中最高的，拉伸強(qiáng)度為190MPa，彎曲強(qiáng)度為 250MPa，在1.8MPa負(fù)荷下熱變形溫度高達(dá)274℃。PAI具有良好的耐燒蝕性和高溫、高頻下的電磁性，對(duì)金屬和其他材料有很好的粘接性能，主要用于齒輪、軸承和復(fù)印機(jī)分離爪等，還可用于飛行器的燒蝕材料、透磁材料和結(jié)構(gòu)材料。

聚酰亞胺用于高性能零部件，來源：新材料在線

2.聚酰亞胺纖維

聚酰亞胺纖維是一種重要的高性能纖維，其耐高溫聚酰亞胺纖維是目前使用溫度最高的有機(jī)合成纖維之一，可以在250~350℃使用，在耐光性、吸水性、耐熱性等方面與芳綸和聚苯硫醚纖維相比都更為優(yōu)越，高性能聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度比芳綸高出約1倍，是目前力學(xué)性能最好的有機(jī)合成纖維之一。

隨著高新技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，其對(duì)PI制品理化性能的要求也越來越高，傳統(tǒng)PI材料在力學(xué)、熱學(xué)及光、電、磁等方面的性能已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代科技領(lǐng)域?qū)Σ牧系奶厥庖螅?/span>PI高性能纖維以其優(yōu)越的力學(xué)性能、耐熱穩(wěn)定性、耐輻照等特性將成為下一代高性能纖維的典型代表。

目前國內(nèi)從事PI纖維產(chǎn)業(yè)的主要有江蘇奧神、長(zhǎng)春高琦、科聚新材、江蘇先諾等。其中，長(zhǎng)春高琦已成為我國聚酰亞胺研究、開發(fā)、生產(chǎn)的重要基地，江蘇先諾一款具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能有機(jī)纖維于2016年通過了科技成果鑒定，同時(shí)于2020年?duì)款^完成了《高強(qiáng)高模聚酰亞胺長(zhǎng)絲》國家標(biāo)準(zhǔn)的制定。

聚酰亞胺纖維，來源：江蘇奧神

3.光敏性聚酰亞胺（PSPI）

光敏聚酰亞胺（PSPI）是一類在高分子鏈上兼有亞胺環(huán)以及光敏基因，集優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的機(jī)械性能、化學(xué)和感光性能的有機(jī)材料。

光敏聚酰亞胺在電子領(lǐng)域主要有光刻膠及電子封裝兩大作用，在光敏聚酰亞胺中添加上增感劑、穩(wěn)定劑等就可以得到“聚酰亞胺光刻膠”。與傳統(tǒng)光刻膠相比，由于聚酰亞胺本身有著很好的介電性能，因此在使用時(shí)無需涂覆起工作介質(zhì)作用的光阻隔劑，可以大大縮短工序，提高生產(chǎn)效率。

光敏性聚酰亞胺（PSPI）的生產(chǎn)技術(shù)主要由美國及日本企業(yè)所掌控，其中日本東麗是全球中正性PSPI產(chǎn)品市場(chǎng)化最成功的企業(yè)之一，其正性產(chǎn)品被應(yīng)用在微電子封裝、光電子封裝等多個(gè)領(lǐng)域。

受限于生產(chǎn)技術(shù)落后，我國聚酰亞胺產(chǎn)業(yè)仍舊以薄膜等低端產(chǎn)品穩(wěn)住，光敏聚酰亞胺產(chǎn)量較少，市場(chǎng)需求依賴進(jìn)口。在《中國制造2025》政策支持下，我國工業(yè)、機(jī)械、電子等領(lǐng)域皆進(jìn)入國產(chǎn)替代階段，國內(nèi)企業(yè)對(duì)于PSPI不斷深入，部分企業(yè)已經(jīng)掌握生產(chǎn)技術(shù)。

當(dāng)前，布局PSPI研發(fā)、生產(chǎn)的本土企業(yè)有瑞華泰、明士新材料、國風(fēng)塑業(yè)、鼎龍科技等，未來該領(lǐng)域國產(chǎn)替代空間較大。

聚酰亞胺用于光刻膠，來源：明士新材

4.聚酰亞胺泡沫塑料

聚酰亞胺泡沫是聚酰亞胺材料的一種類型，于上世紀(jì)70年代首先由NASA Langley研究中心與Unitika America合作開發(fā)出來，用于航天飛機(jī)上，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)、艦船、火車、汽車等領(lǐng)域，具有本質(zhì)阻燃、耐熱性強(qiáng)、重量輕、及環(huán)保無毒的特點(diǎn)，可以長(zhǎng)期在超高溫、超低溫、高鹽霧、強(qiáng)噪聲、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)輻射等極端條件下服役。

聚酰亞胺泡沫可分為三類：

（1）與一般聚酰亞胺相同，將酰亞胺作為主鏈的泡沫材料，使用溫度達(dá)到300℃以上（PI泡沫）

（2）酰亞胺環(huán)以側(cè)基方式存在的泡沫材料（PMI泡沫）

（3）將熱不穩(wěn)定的脂肪鏈段引入聚酰亞胺中在高溫下裂解而得到的納米泡沫材料。

聚酰亞胺泡沫材料屬于先進(jìn)功能材料，已越來越多地應(yīng)用在航空航天、遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、國防和微電子等高新技術(shù)領(lǐng)域中的隔熱、減震降噪和絕緣等關(guān)鍵材料。

PI泡沫目前最為重要的應(yīng)用為艦艇用隔熱降噪材料，目前我國海軍正處于第三次建船高潮，PI泡沫作為新型戰(zhàn)艦中的首選隔熱降噪材料，需求快速提升。

聚甲基丙烯酰亞胺泡沫（簡(jiǎn)稱PMI），是目前綜合性能最優(yōu)的新型高分子結(jié)構(gòu)泡沫材料，是一種高比強(qiáng)度、高比模量、高閉孔率、高耐熱性的高性能復(fù)合材料泡沫芯材，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高/低溫等特點(diǎn)。此外PMI泡沫作為最為優(yōu)異的結(jié)構(gòu)泡沫芯材，廣泛用于風(fēng)機(jī)葉片，直升機(jī)葉片，航空航天等領(lǐng)域中，其對(duì)于PET 泡沫的替代趨勢(shì)明確，市場(chǎng)空間廣闊。

PI泡沫耐熱性強(qiáng)、阻燃性好、不產(chǎn)生有害氣體，易于安裝，是應(yīng)用廣泛的隔熱降噪材料。目前，美國海軍已把PI泡沫用作所有水面艦艇和潛艇的隔熱隔聲材料，INSPEC公司生產(chǎn)的SOLIMIDE 泡沫已被超過15個(gè)國家制定用于海軍船舶的隔熱隔聲體系，此外，PI泡沫在民用船，如豪華游輪、快艇、液化天然氣船上也有廣泛應(yīng)用。

聚酰亞胺泡沫，來源：哈船制造

與PI泡沫相似，PMI 泡沫的應(yīng)用同樣十分廣泛。PMI泡沫的典型應(yīng)用包括：

（1）結(jié)構(gòu)泡沫芯材：優(yōu)異的抗高溫壓縮性，使其作為芯材廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片、航空、航天、艦船、運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療器械等領(lǐng)域；

（2）寬頻透波材料：低介電常數(shù)及損耗使其廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、天線等領(lǐng)域；

（3）隔熱隔音材料：高速機(jī)車、輪胎、音響等。

21世紀(jì)以來，我國參與聚酰亞胺泡沫研究的單位數(shù)量明顯增長(zhǎng)，行業(yè)技術(shù)取得了重大突破，目前國內(nèi)的聚酰亞胺泡沫的主要生產(chǎn)企業(yè)有青島海洋、康達(dá)新材和天晟新材、自貢中天勝、青島海洋新材料等。其中，中科院寧波材料所已搭建了聚酰亞胺微發(fā)泡粒子中試設(shè)備，青島海洋與康達(dá)新材聚酰亞胺產(chǎn)品通過了軍方測(cè)試。

5.聚酰亞胺涂料

聚酰亞胺用于制備涂料是其最早的應(yīng)用之一，該類物質(zhì)在涂料中主要用作漆包線絕緣涂料。漆包線絕緣涂料主要浸涂圓線、扁線等各種類型線徑裸體銅線、合金線及玻璃絲包線外層，提高和穩(wěn)定漆包線的外層。

絕緣涂料的重要指標(biāo)之一是耐熱等級(jí)，依據(jù)1954年國際電工協(xié)會(huì)制定的ICE-85電機(jī)電器絕緣材料在使用中熱穩(wěn)定性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，絕緣材料分成7個(gè)耐熱等級(jí)。

滿足工業(yè)技術(shù)發(fā)展要求的絕緣材料的特點(diǎn)是，絕緣系統(tǒng)應(yīng)可以在180-200℃其至更高溫度下長(zhǎng)期工作，但無顯著的失重和電氣強(qiáng)度降低，并且保持尚耐好的彈性、耐潮、耐臭氧、耐電弧等性能。聚酰亞胺類材料可以很好地滿足這一使用要求，來制備F級(jí)及以上耐熱等級(jí)的絕緣涂料，聚酰亞胺可以作為絕緣漆用于電磁線，或作為耐高溫涂料使用。

（未完待續(xù)）