第一情报 ---化学工业

热塑性聚酰亚胺

供稿人:卞志昕  供稿时间:2004-11-30   关键字:热塑性  聚酰亚胺  PI  
20世纪60年代,航空航天工业的发展使聚酰亚胺(PI)应运而生,它是一类含有酰胺基的新型工程塑料,按性能分为假热塑性聚酰亚胺、热塑性聚酰亚胺和热固性聚酰亚胺。由于聚酰亚胺分子中具有十分稳定的芳杂环结构,使其体现出其他高分子材料所无法比拟的优异电绝缘性、耐磨性、抗高温辐射和物理机械性。同时,作为一种性能突出的尖端材料,聚酰亚胺已广泛用于机电、电子电气、仪表、石油化工、计量等领域,并成为全球火箭、宇航等尖端科技领域不可缺少的材料之一。
 
1 上海市新材料产业发展重点:
聚酰亚胺材料由于具有多种突出性能,已成为上海市新材料产业的发展重点之一,并被列入上海市新材料产业发展指南(2001-2005)和上海市新材料产品统计指导目录(2000-2005)。
 
2 国内外市场需求:
到目前为止,聚酰亚胺已有20多个大品种,全球需求量已超过2万吨,直接产值在200亿美元以上。全球主要生产厂家约50余家,主要集中在美国、日本、西欧等发达国家与地区,另外中国(包括台湾省)、韩国、俄罗斯也有部分企业生产聚酰亚胺。随着航空航天、汽车,特别是电子工业的持续快速的发展,迫切要求电子设备小型化、轻量化、高功能和高可靠性。性能优异的聚酰亚胺在这些领域中将大有作为,国外权威机构预测全球未来几年对聚酰亚胺的需求将以年均10%左右的速度递增。
 
到上世纪末,我国聚酰亚胺总计年生产能力已超过500吨,预计到2005年,年生产能力可达到1000吨。但与国外发达国家相比,我国目前的聚酰亚胺树脂及薄膜的生产规模较小,价格和成本较高,产品的质量也有一定差距。因此,进一步提高产品质量,加大系列产品的研制和原材料生产技术的开发力度,提高在国际上的竞争能力,将成为今后我国聚酰亚胺工业发展的重点。
 
3 国内外专利情况
热塑性聚酰亚胺的研究主要集中于日本和美国,其专利申请也以日本和美国专利为主。如:1998年,UBE工业公司公开的日本专利JP10045918介绍了一种聚酰亚胺模塑粉的制备方法。该物质由3、3’、4、4’-二苯醚四羧酸二酐、2、3、3’、4’-二苯醚四羧酸二酐以及芳香胺等合成而成,玻璃转化温度高于400℃,耐热性好;1988年授权的美国专利US 4759987介绍了Nitto 电子工业公司所生产的聚酰亚胺模塑粉生产方法。其基本反应原料为芳香四羧酸二酐、芳香二胺,并添加适当溶剂。其实例中收率约为97~98%。
 
国内专利中主要为国外公司申请的中国专利,但近几年国内研究单位申请的热塑性聚酰亚胺专利也逐渐增加。如:2003年公开的中国专利CN1428360述及了一种制备聚酰亚胺模塑粉的方法,该专利由中国科学院大连化学物理研究所申请。其使用化学酰亚胺化法与热酰亚胺化法相结合来制备聚酰亚胺模塑粉;已授权的中国专利ZL97199878,由纳幕尔杜邦公司申请,公开了可注塑的聚酰亚胺组合物以及生产其模塑制品的方法。
 
4国内外最新研究方向
近年来,国外各大公司在不断扩大聚酰亚胺的生产规模的同时,还大力开发新品种和新牌号,并积极寻求进一步降低成本的方法。如日本三井公司研制出一种柔性长链全芳二胺,进而开发了一种全新的热塑性聚酰亚胺树脂(Aurum)。作为超级工程塑料,其具有理想的综合性能,完全不同于以往的任何类型的热固性或假热塑性聚酰亚胺,加工性能优良,可注射和挤出成型,适合加工成各种构件。目前已制成薄膜销售,并准备将生产能力从50吨/年扩大到85吨/年。
 
国内热塑性聚酰亚胺生产厂家主要为常州广成新型塑料有限公司和上海市合成树脂研究所。其中,常州广成新型塑料有限公司2001年与南京工业大学进行合作开发热塑性聚酰亚胺,目前,此项技术已经完全实现产业化,并形成了200吨/年的装置能力。
 
目前,国内外产品性能对比情况如下(选择的产品分别为日本UBE的SA 101、三井化学公司Aurun PD 101和常州广成新型塑料有限公司的GCPI-J43AG):
 
Aurum PD 450
SA 101
GCPI-J43AG
密度 g/cm3
1.33
1.48
1.6
介质损切角正切 106Hz
3.4×10-3
1.3×10-3
/
介电常数106Hz
3.1
3.7
3.2
表面电阻系数Ω
1017~1018
8.5×1016
1.6×1014
体积电阻系数Ω·cm
1017~1018
1.9×1016
4.7×1016
击穿强度kV/mm
/
22.7
/
拉伸强度MPa
92
110
150
弯曲强度MPa
137
135
220
压缩强度MPa
120
/
198
弯曲模量GPa
2.94
7.5
/
摩擦系数
/
/
0.27
热导系数kcal/m·hr℃
0.15
0.35
/
热变形温度℃
238
470
300
 
总体而言,国内热塑性聚酰亚胺虽然起步较晚,但发展较快,将逐步接近或赶上国际先进水平。

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