聚酰亚胺/二氧化钛复合薄膜的制备与性能(3)
采用引入含氟基团的方法制备无色聚酰胺酸，再与二氧化钛粒子进行掺杂是制备白色复合薄膜的有效方法。氟原子是除氢之外最小的原子，电子极化度小，将氟原子引入，可以降低分子间的传荷作用，同时切断电子云之间的共轭，使得PI薄膜颜色浅、透明。而且氟原子是电负性最高的原子，基团中的C-F键键能高，使得PI不活泼，具有很高的热稳定性。但是，氟原子的引入也会给聚合反应和聚合物带来一些不利的影响，例如溶解性增大，结晶性降低等[9]。
1.2 聚酰亚胺薄膜的发展
1.2.1 国外聚酰亚胺薄膜的发展
1.2.2 国内聚酰亚胺薄膜的发展
1.3 聚酰亚胺的优势
1.3.1 优异的综合性能
(1) 具有优良的耐热和耐寒性，热膨胀系数低：热分解温度可达400℃以上，零下269℃不会脆裂，玻璃化转变温度高，在目前的聚合物中具有最高的热稳定性[17]。
(2) 突出的机械性能：抗拉强度大、弹性模量高、耐磨擦、减摩擦特性优异论文网。温度对其力学特性影响很小，蠕变行为较小。
(3) 耐化学药品性：对稀酸溶剂稳定，易于利用碱性水解对所合成的原料进行回收。
(4) 具有良好的介电性能：介电常数在3.4附近，引入氟原子可降低介电常数。
(5) 耐辐射性能好：一定剂量辐射后仍能保持高强度。
(6) 溶解度谱宽：结构不同，可溶性不同。
(7) 无毒，生物相容性好：可用于制作餐具和医疗用具等。
(8) 优异的电绝缘性和耐电晕性，偶极损耗小[18]。
1.3.2 广泛的应用领域
聚酰亚胺拥有众多的优良性能赋予了PI广泛的应用空间，特别是在一些新兴产业和领域中具有巨大的贡献作用。在航天、电子、空间和信息产业等高新技术领域中有诸多应用[19-20]。
(1) 薄膜：是PI最早的产品之一，主要应用于电缆绕包绝缘材料，近些年更为普遍的应用在柔性线路板上。此外，PI透明材料的应用开始越来越普遍。
(2) 先进复合材料：作为结构材料可耐高温，在航空航天器件、火箭和发动机的结构部件上起着至关重要的作用。
(3) 纤维：作为特种工程塑料，可在高温有腐蚀的情况下使用，弹性模量大，仅次于碳纤维。可作加强剂，防火防弹材料等。
(4) 涂料：多用于绝缘涂层，尤其是耐高温涂料，还有突出的力学性能和耐溶剂等性质。
(5) 微电子器件中：用作介电层达到绝缘的目的，制成缓冲层来减轻反作用力，还用作保护层以减免辐射或损害。
(6) 特种工程塑料：利用PI具有耐热、耐磨耗等优异特性，可用于机械、刹车片、保护架等作为自润滑、耐磨零部件。
(7) 胶粘剂：主要用于高温结构胶。
(8) 取向排列剂：PI的取向稳定、介电性、黏结性等性能优于其他聚合物，所以显示器中的液晶分子通过与PI表面分子作用而向摩擦方向取向性能被广泛使用。
(9) 还可用于泡沫塑料、光刻胶、光电材料、生物相容材料等。
1.3.3 原料种类多，合成方法多
聚酰亚胺的品种众多，可以用来制备这类材料的原料有几百种，因此可以合成出上千种不同性质的PI。合成路径也多种多样，通常采用的是以二元酐和二元胺为单体，不仅比其他杂环类化合物原料单体来源广，而且易合成，合成方法主要分为一步法、两步法等。
(1) 一步法
一步法即在高沸点溶剂(多为酚类)中，使二酐与二胺单体通过缩聚来一步获得PI的方法。反应温度在150-250℃之间，工艺流程并不繁琐，但要求PI具有可溶于某些有机溶剂的性能，因此并不是所有的PI材料都能够采用一步法进行制备[21]。
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