Kapton型聚酰亚胺是聚(均四甲酸酐-共-4,4′-二氨基二醚),其化学结构式为:
[O(C6H4)C(O)O]n[NH(CH3)C6H4NH]n
其中,n为大于1的自然数。
Kapton型聚酰亚胺的合成一般采用两步法:
步: 由四甲酸二酐和4,4′-二氨基二醚在溶剂中缩合生成聚酰胺酸:
O(C6H4)C(O)O + NH(CH3)C6H4NH → O(C6H4)C(O)NH(CH3)C6H4NH
第二步: 将聚酰胺酸在高温下进行热亚胺化反应,生成聚酰亚胺:
O(C6H4)C(O)NH(CH3)C6H4NH → O(C6H4)C(O)N(CH3)C6H4N
步的反应是酰胺化反应,其中四甲酸二酐的两个羧基与4,4′-二氨基二醚的两个氨基发生反应,生成聚酰胺酸。第二步的反应是亚胺化反应,其中聚酰胺酸中的酰胺基与氨基发生脱水反应,生成聚酰亚胺。
Kapton型聚酰亚胺具有优异的热稳定性、机械强度、介电性能等,被广泛应用于航空航天、电子工业、电气工业等领域。
为什么采用两步法合成Kapton型聚酰亚胺?
采用两步法合成Kapton型聚酰亚胺有以下几个优点:
- 可以控制聚酰胺酸的分子量。在步反应中,加入的四甲酸二酐和4,4′-二氨基二醚的摩尔比可以控制聚酰胺酸的分子量。
- 可以控制聚酰胺酸的结构。在步反应中,加入的溶剂可以影响聚酰胺酸的结构。
- 可以避免副产物的生成。在第二步反应中,高温可以促进亚胺化反应的进行,避免副产物的生成。
当然,两步法合成Kapton型聚酰亚胺也有一定的缺点,例如反应步骤较多,工艺较复杂。