聚酰亚胺材料应用技术获得突破

【摘要】高昂的价格一直是制约聚酰亚胺（PI）材料应用的瓶颈。7月7日，中科院长春应用化学所在其原料联苯二酐单体制备上取得的突破为聚酰亚胺材料的广泛应用奠定坚实基础。

    高昂的价格一直是制约聚酰亚胺（PI）材料应用的瓶颈。7月7日，中科院长春应用化学所在其原料联苯二酐单体制备上取得的突破为聚酰亚胺材料的广泛应用奠定坚实基础。该所聚酰亚胺研究组基于原子经济性的思想，融合了合成化学发展的前沿成果，重新设计了合成路线，形成了合成联苯二酐的系列新技术，为聚酰亚胺材料从成本上获得更大的竞争优势。
   
    据科研人员介绍，新技术采用氯代邻二甲苯先偶联再氧化成酐的合成过程。该过程以廉价的铁、镍等作为催化剂，应用新的催化偶联和催化氧化反应机理。相比于原有技术，过程更简单且不使用额外碳源、固体还原剂或氧化剂，极大地减少了固体废弃物的产生。新技术不仅可用于制备对称结构的联苯二酐异构体（s-BPDA和i-BPDA），也可用于制备非对称结构的联苯二酐异构体（a-BPDA），而原有技术无法实现该联苯二酐异构体的单独制备。新技术更为显著的特征是可以使用混合氯代邻二甲苯同步制备三种不同的联苯二酐异构体，避免了混合氯代邻二甲苯的分离要求，这使新技术具有更广泛的应用前景和更强的竞争力。
   
    聚酰亚胺具有优异的物理机械性能、优异的电气和化学稳定性，广泛应用于高新技术领域。然而，制约聚酰亚胺材料应用的一个重要瓶颈是其高昂的价格，特别是聚酰亚胺材料向民用领域延伸时，这一瓶颈尤为突出。制备聚酰亚胺材料广泛使用的一类二酐单体是两种联苯二酐（s-BPDA，a-BPDA），其生产成本长期居高不下成为影响此类聚酰亚胺成本的重要因素，因此如何低成本制备联苯二酐成为技术焦点。
   
    联苯二酐合成的上游原料是氯代邻二甲苯，包括3-氯代邻二甲苯和4-氯代邻二甲苯，由邻二甲苯氯代制备，氯代过程得到的是两种氯代邻二甲苯的混合物，两者的沸点相差3℃，分离需要大量的动力消耗。单一氯代邻二甲苯价格可达到混合氯代邻二甲苯的5倍甚至更高。原有的联苯二酐合成技术依赖于氯代邻二甲苯的氧化、酯化、偶联等技术，偶联过程产生大量的含锌、镍等的废弃物。从原子经济学角度考虑，建立高效、全新的合成方法是从根本上解决联苯二酐高成本的唯一途径。
   
    中国科学院长春应用化学研究所聚酰亚胺研究组长期致力于聚酰亚胺材料的制备与应用，以及面向应用的聚酰亚胺关键单体合成技术研究，经过近几年的努力，该实验室在联苯二酐单体的制备技术方面，取得了突破性的进展，形成了合成联苯二酐的系列新技术。
   
    据悉，围绕上述新技术，该研究组已经申请了系列国家专利。上述新技术的应用将极大地降低联苯二酐单体成本，为聚酰亚胺材料从成本上获得更高的竞争优势和更为广泛的应用空间奠定了坚实的基础。