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雙馬來酰亞胺

鎖定
雙馬來酰亞胺(Bismaleimide [1]  ,簡稱BMI)是由聚酰亞胺樹脂體系派生的另一類樹脂體系,是以馬來酰亞胺(MI)為活性端基的雙官能團化合物,有與環氧樹脂相近的流動性和可模塑性,可用與環氧樹脂類同的一般方法進行加工成型,克服了環氧樹脂耐熱性相對較低的缺點。
中文名
雙馬來酰亞胺
外文名
Bismaleimide
應    用
航空、航天、機械
類    型
樹脂
合成方法
乙酸酐脱水法、熱脱水閉環法和共沸蒸餾脱水法
使用温度範圍
177℃~232℃

雙馬來酰亞胺簡介

雙馬來酰亞胺通式 雙馬來酰亞胺通式
雙馬來酰亞胺樹脂(BMI)以其優異的耐熱性電絕緣性、透波性、耐輻射、阻燃性,良好的力學性能尺寸穩定性成型工藝類似於環氧樹脂等特點,被廣泛應用於航空、航天、機械、電子等工業領域中,先進複合材料的樹脂基體、耐高温絕緣材料和膠粘劑等。

雙馬來酰亞胺理化性質

熔 點:155-159℃
沸 點:584.9°Cat760mmHg
折 射 率:1.689
閃 光 點:278.3°C
密 度:1.43g/cm3
水 溶 性:Insoluble (Ibsoluble in toluene, soluble in DMF, THF)
蒸汽壓:1.15E-13mmHg at 25°C
外 觀:黃色晶體 [2] 

雙馬來酰亞胺主要性能

雙馬來酰亞胺耐熱性

BMI由於含有苯環酰亞胺雜環及交聯密度較高而使其固化物具有優良的耐熱性,其Tg一般大於250℃,使用温度範圍為177℃~232℃左右。脂肪族BMI中乙二胺是最穩定的,隨着亞甲基數目的增多起始熱分解温度(Td)將下降。芳香族BMI的Td一般都高於脂肪族BMI,其中2,4.二氨基苯類的Td高於其他種類。另外,Td與交聯密度有着密切的關係,在一定範圍內Td隨着交聯密度的增大而升高。

雙馬來酰亞胺溶解性

常用的BMI單體能溶於有機試劑丙酮氯仿中,而且能溶於二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等強極性、毒性大、價格高的溶劑中。這是由於BMI的分子極性以及結構的對稱性所決定的。

雙馬來酰亞胺力學性能

BMI樹脂的固化反應屬於加成型聚合反應,成型過程中無低分子副產物放出,且容易控制。固化物結構緻密,缺陷少,因而BMI具有較高的強度和模量。但是由於固化物的交聯密度高、分子鏈剛性強而使BMl呈現出極大的脆性,它表現在抗衝擊強度差、斷裂伸長率小、斷裂韌性G1c低(<5J/m2)。而韌性差正是阻礙BMI適應高技術要求、擴大新應用領域的重大障礙,所以如何提高韌性就成為決定BMI應用及發展的技術關鍵之一。此外,BMI還具有優良的電性能、耐化學性能及耐輻射等性能。 [3] 

雙馬來酰亞胺合成方法

BMI的合成方法按照脱水工藝條件不同可分為乙酸酐脱水法、熱脱水閉環法和共沸蒸餾脱水法三種。 [3] 

雙馬來酰亞胺乙酸酐脱水法

乙酸酐脱水法是二元胺與馬來酰亞胺(MA)在溶劑中反應首先生成中間體酰胺酸(BMIA);然後以乙酸酐為脱水劑乙酸鹽乙酸鈉乙酸鋅等)作為催化劑,酰胺酸經脱水環化生成雙馬來酰亞胺(BMI)。按照所用溶劑不同可分為DMF(N,N’一二甲基甲酰胺)法和丙酮法。
採用DMF法的優點是中間產物BMIA可溶於DMF中,使反應體系始終處於均相,從而有利於反應順利進行,並且反應產率相對較高;其缺點是溶劑毒性較大、生產成本較高且產品質量相對較差。
丙酮法的優點是副反應少、溶劑價格低廉且毒性低,缺點是BMIA從溶劑中呈固體析出、反應不均勻溶劑用量大且回收率較低。
[3] 

雙馬來酰亞胺熱脱水閉環法

熱脱水閉環法是20世紀90年代初開發出來的一種BMI合成法(主要以甲苯二氯乙烷DMF混合溶劑對甲苯磺酸鈉脱水劑,在較高温度下進行脱水環化得到BMI)。此法優點是反應體系始終處於均相、產率高、三廢少且成本低,其缺點是脱水時間較長。 [3] 

雙馬來酰亞胺共沸蒸餾脱水法

共沸蒸餾脱水法(即甲苯法)是以甲苯為主溶劑,經脱水環化後形成BMI。甲苯與水雖互不相溶,但兩者能形成共沸物,在反應過程中閉環生成的水可通過蒸餾法去除。該法的優點是蒸出的溶劑經分離回收後可重複利用,而且水不斷蒸出的同時既加快了熱閉環反應的進度、減少了三廢,又提高了生產效率和降低了成本;其缺點是反應體系不均勻。
參考資料