一、聚酰亞胺簡介

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

近來，各國都在將PI的研究、開發及利用列入21世紀化工新材料的發展重點之一。聚酰亞胺，因其在性能和合成方面的突出特點，不論是作為結構材料或是作為功能性材料，都有著巨大的應用前景。

聚酰亞胺被譽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"，甚至有業內人士認為“沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術。

高分子材料金字塔，來源：中國石油和化工大數據

二、聚酰亞胺分類及應用

聚酰亞胺由于性能優異，可應用于多種領域，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、復合材料等。

聚酰亞胺用途廣泛，來源：復合材料網

在眾多的聚合物中，聚酰亞胺是唯一具有廣泛應用領域并且在每一個應用領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，在不同領域有著各自的用途。

PMMI在1.8MPa的負荷下熱變形溫度達360℃，電性能優良，可用于特種條件下的精密零件，耐高溫自潤滑軸承、密封圈、鼓風機葉輪等，還可用于與液氨接觸的閥門零件，噴氣發動機燃料供應系統零件。

PEI具有優良的機械性能、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合，在電子電器、航空、汽車、醫療器械等產業得到廣泛應用。

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

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越，高性能聚酰亞胺纖維的強度比芳綸高出約1倍，是目前力學性能最好的有機合成纖維之一。

隨著高新技術領域的不斷發展，其對PI制品理化性能的要求也越來越高，傳統PI材料在力學、熱學及光、電、磁等方面的性能已經不能滿足現代科技領域對材料的特殊要求，PI高性能纖維以其優越的力學性能、耐熱穩定性、耐輻照等特性將成為下一代高性能纖維的典型代表。

目前國內從事PI纖維產業的主要有江蘇奧神、長春高琦、科聚新材、江蘇先諾等。其中，長春高琦已成為我國聚酰亞胺研究、開發、生產的重要基地，江蘇先諾一款具有完全自主知識產權的高性能有機纖維于2016年通過了科技成果鑒定，同時于2020年牽頭完成了《高強高模聚酰亞胺長絲》國家標準的制定。

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以及光敏基因，集優異的熱穩定性、良好的機械性能、化學和感光性能的有機材料。

光敏聚酰亞胺在電子領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、穩定劑等就可以得到“聚酰亞胺光刻膠”。與傳統光刻膠相比，由于聚酰亞胺本身有著很好的介電性能，因此在使用時無需涂覆起工作介質作用的光阻隔劑，可以大大縮短工序，提高生產效率。

光敏性聚酰亞胺（PSPI）的生產技術主要由美國及日本企業所掌控，其中日本東麗是全球中正性PSPI產品市場化最成功的企業之一，其正性產品被應用在微電子封裝、光電子封裝等多個領域。

受限于生產技術落后，我國聚酰亞胺產業仍舊以薄膜等低端產品穩住，光敏聚酰亞胺產量較少，市場需求依賴進口。在《中國制造2025》政策支持下，我國工業、機械、電子等領域皆進入國產替代階段，國內企業對于PSPI不斷深入，部分企業已經掌握生產技術。

當前，布局PSPI研發、生產的本土企業有瑞華泰、明士新材料、國風塑業、鼎龍科技等，未來該領域國產替代空間較大。

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70年代首先由NASA Langley研究中心與Unitika America合作開發出來，用于航天飛機上，現已廣泛地應用于飛機、艦船、火車、汽車等領域，具有本質阻燃、耐熱性強、重量輕、及環保無毒的特點，可以長期在超高溫、超低溫、高鹽霧、強噪聲、強腐蝕、強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，使用溫度達到300℃以上（PI泡沫）

（2）酰亞胺環以側基方式存在的泡沫材料（PMI泡沫）

（3）將熱不穩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功能材料，已越來越多地應用在航空航天、遠洋運輸、國防和微電子等高新技術領域中的隔熱、減震降噪和絕緣等關鍵材料。

PI泡沫目前最為重要的應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（簡稱PMI），是目前綜合性能最優的新型高分子結構泡沫材料，是一種高比強度、高比模量、高閉孔率、高耐熱性的高性能復合材料泡沫芯材，具有輕質、高強、耐高/低溫等特點。此外PMI泡沫作為最為優異的結構泡沫芯材，廣泛用于風機葉片，直升機葉片，航空航天等領域中，其對于PET 泡沫的替代趨勢明確，市場空間廣闊。

PI泡沫耐熱性強、阻燃性好、不產生有害氣體，易于安裝，是應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公司生產的SOLIMIDE 泡沫已被超過15個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用。

聚酰亞胺泡沫，來源：哈船制造

與PI泡沫相似，PMI 泡沫的應用同樣十分廣泛。PMI泡沫的典型應用包括：

（1）結構泡沫芯材：優異的抗高溫壓縮性，使其作為芯材廣泛應用于風機葉片、航空、航天、艦船、運動器材、醫療器械等領域；

（2）寬頻透波材料：低介電常數及損耗使其廣泛應用于雷達、天線等領域；

（3）隔熱隔音材料：高速機車、輪胎、音響等。

21世紀以來，我國參與聚酰亞胺泡沫研究的單位數量明顯增長，行業技術取得了重大突破，目前國內的聚酰亞胺泡沫的主要生產企業有青島海洋、康達新材和天晟新材、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泡粒子中試設備，青島海洋與康達新材聚酰亞胺產品通過了軍方測試。

5.聚酰亞胺涂料

聚酰亞胺用于制備涂料是其最早的應用之一，該類物質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，提高和穩定漆包線的外層。

絕緣涂料的重要指標之一是耐熱等級，依據1954年國際電工協會制定的ICE-85電機電器絕緣材料在使用中熱穩定性分級標準，絕緣材料分成7個耐熱等級。

滿足工業技術發展要求的絕緣材料的特點是，絕緣系統應可以在180-200℃其至更高溫度下長期工作，但無顯著的失重和電氣強度降低，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級及以上耐熱等級的絕緣涂料，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）