聚酰亞胺材料應(yīng)用技術(shù)獲得突破

【摘要】高昂的價(jià)格一直是制約聚酰亞胺（PI）材料應(yīng)用的瓶頸。7月7日，中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)所在其原料聯(lián)苯二酐單體制備上取得的突破為聚酰亞胺材料的廣泛應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

    高昂的價(jià)格一直是制約聚酰亞胺（PI）材料應(yīng)用的瓶頸。7月7日，中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)所在其原料聯(lián)苯二酐單體制備上取得的突破為聚酰亞胺材料的廣泛應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該所聚酰亞胺研究組基于原子經(jīng)濟(jì)性的思想，融合了合成化學(xué)發(fā)展的前沿成果，重新設(shè)計(jì)了合成路線，形成了合成聯(lián)苯二酐的系列新技術(shù)，為聚酰亞胺材料從成本上獲得更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
   
    據(jù)科研人員介紹，新技術(shù)采用氯代鄰二甲苯先偶聯(lián)再氧化成酐的合成過(guò)程。該過(guò)程以廉價(jià)的鐵、鎳等作為催化劑，應(yīng)用新的催化偶聯(lián)和催化氧化反應(yīng)機(jī)理。相比于原有技術(shù)，過(guò)程更簡(jiǎn)單且不使用額外碳源、固體還原劑或氧化劑，極大地減少了固體廢棄物的產(chǎn)生。新技術(shù)不僅可用于制備對(duì)稱結(jié)構(gòu)的聯(lián)苯二酐異構(gòu)體（s-BPDA和i-BPDA），也可用于制備非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的聯(lián)苯二酐異構(gòu)體（a-BPDA），而原有技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)該聯(lián)苯二酐異構(gòu)體的單獨(dú)制備。新技術(shù)更為顯著的特征是可以使用混合氯代鄰二甲苯同步制備三種不同的聯(lián)苯二酐異構(gòu)體，避免了混合氯代鄰二甲苯的分離要求，這使新技術(shù)具有更廣泛的應(yīng)用前景和更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
   
    聚酰亞胺具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能、優(yōu)異的電氣和化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于高新技術(shù)領(lǐng)域。然而，制約聚酰亞胺材料應(yīng)用的一個(gè)重要瓶頸是其高昂的價(jià)格，特別是聚酰亞胺材料向民用領(lǐng)域延伸時(shí)，這一瓶頸尤為突出。制備聚酰亞胺材料廣泛使用的一類二酐單體是兩種聯(lián)苯二酐（s-BPDA，a-BPDA），其生產(chǎn)成本長(zhǎng)期居高不下成為影響此類聚酰亞胺成本的重要因素，因此如何低成本制備聯(lián)苯二酐成為技術(shù)焦點(diǎn)。
   
    聯(lián)苯二酐合成的上游原料是氯代鄰二甲苯，包括3-氯代鄰二甲苯和4-氯代鄰二甲苯，由鄰二甲苯氯代制備，氯代過(guò)程得到的是兩種氯代鄰二甲苯的混合物，兩者的沸點(diǎn)相差3℃，分離需要大量的動(dòng)力消耗。單一氯代鄰二甲苯價(jià)格可達(dá)到混合氯代鄰二甲苯的5倍甚至更高。原有的聯(lián)苯二酐合成技術(shù)依賴于氯代鄰二甲苯的氧化、酯化、偶聯(lián)等技術(shù)，偶聯(lián)過(guò)程產(chǎn)生大量的含鋅、鎳等的廢棄物。從原子經(jīng)濟(jì)學(xué)角度考慮，建立高效、全新的合成方法是從根本上解決聯(lián)苯二酐高成本的唯一途徑。
   
    中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所聚酰亞胺研究組長(zhǎng)期致力于聚酰亞胺材料的制備與應(yīng)用，以及面向應(yīng)用的聚酰亞胺關(guān)鍵單體合成技術(shù)研究，經(jīng)過(guò)近幾年的努力，該實(shí)驗(yàn)室在聯(lián)苯二酐單體的制備技術(shù)方面，取得了突破性的進(jìn)展，形成了合成聯(lián)苯二酐的系列新技術(shù)。
   
    據(jù)悉，圍繞上述新技術(shù)，該研究組已經(jīng)申請(qǐng)了系列國(guó)家專利。上述新技術(shù)的應(yīng)用將極大地降低聯(lián)苯二酐單體成本，為聚酰亞胺材料從成本上獲得更高的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和更為廣泛的應(yīng)用空間奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。