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聚亚胺酮系列耐热高分子材料

发布时间:2020-11-17 15:30:39




聚亚胺醚酮(PIEK)是中国工程物理研究院与林润雄教授课题组最近几年开发的一类新型的高性能高分子材料,其具有较高的玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度,可作为一类新型高分子材料。另外,PIEK在有机溶剂中具有良好的溶解性能,可实现聚合物的溶液加工成型,拓宽了聚合物的应用范围。从结构上分析,PIEK与传统聚醚醚酮(PEEK)相比含有亚胺基团(NH),如图1所示,亚胺基团的存在赋予了PIEK良好的综合性能。下面就PIEK与传统PEEK的基本物理化学性能进行对比。

1. PIEK与PEEK的结构

(1) PIEK与PEEK玻璃化转变温度的比较

聚亚胺醚酮(PIEK)分子结构中同时含有羰基(CO)和亚胺基团(NH),因此可形成分子间氢键作用(图2)。氢键作用的存在赋予了PIEK较高的玻璃化转变温度(Tg),Tg在200oC左右。而传统聚醚醚酮(PEEK)的Tg在143oC左右。这使得PIEK的使用温度较高。

图2. PIEK分子间氢键

(2) PIEK与PEEK溶解性能比较

聚亚胺醚酮(PIEK)分子间的氢键作用使得聚合物的玻璃化转变温度(Tg)较高,值得庆幸的是,PIEK在部分有机溶剂中溶解过程中可以与小分子溶剂之间形成氢键作用(图3),因此,PIEK在溶剂中的溶解性能同时得到改善,这为PIEK的溶解加工成型奠定了基础,拓宽了聚合物的应用领域。

图3. PIEK与溶剂分子间氢键

(3) PIEK与PEEK形态结构与薄膜透明性比较

我们知道,传统聚醚醚酮(PEEK)为半结晶聚合物,不溶解在大部分溶剂中,溶液加工困难。本课题组所制备PIEK为无定型结构,且能够溶解在大部分有机溶剂中,因此可通过溶液法制备PIEK薄膜材料。PIEK的无定型态特点赋予了聚合物薄膜良好的透明性(图4),PIEK分子间氢键赋予了聚合物薄膜优秀的力学性能(图5)。


 

4. PIEK薄膜的透明性



5. PIEK薄膜的力学性能

 

总之,聚亚胺醚酮(PIEK)是一种新型的高性能高分子材料,其优秀的综合性能势必在特种高性能高分子材料应用领域发挥重要作用。