共聚物设计聚酰亚胺主链实现可加工高性能工程塑料的强韧协同效应

（编辑推荐）本研究通过精确调控刚性（BPDA-PPD）与柔性（BPDA-MPD）链段的随机共聚，设计出热稳定性非晶架构的聚酰亚胺（PI），突破传统PI机械性能与加工性（SCM工艺）的固有矛盾。优化组分PI-PM-37展现卓越强韧协同（拉伸强度171.1 MPa，断裂伸长率10.4%），熔体流动性（380°C粘度～6558 Pa·s）与各向同性热膨胀（CTE异向比～1.6）优势显著，为工程热塑性塑料提供分子设计范式。

　　

Highlight

本研究通过将可结晶刚性链段（BPDA-PPD）与柔性非晶单元（BPDA-MPD）精准共聚，成功设计出兼具高热稳定性与加工性能的聚酰亚胺（PI）主链。优化的非晶共聚物PI-PM-37展现出惊人的强韧协同效应——拉伸强度达171.1 MPa（是杜邦VESPEL? SP-1的2.4倍），断裂伸长率10.4%（1.4倍），弯曲强度270.2 MPa（3.3倍）。动态结晶行为分析揭示：非晶共聚物在固体压缩成型（SCM）中具有更优熔体流动性（380°C粘度～6558 Pa·s）和更低热膨胀异向性（CTE异向比～1.6）。多尺度表征表明，平衡的链缠结和相均质性同步提升了加工性与机械鲁棒性。

Materials

3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐（BPDA）购自常州阳光药业有限公司，使用前于160°C真空干燥10小时。对苯二胺（PPD）和间苯二胺（MPD）来自浙江奥锋化学有限公司。N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）和无水乙醇购自北京化工厂，直接使用。

Synthesis of Polyimide Molding Powders

聚酰胺酸（PAA）溶液通过两步缩聚法制备（详见Scheme S1）。由于完全亚胺化的PI不溶于常见溶剂，分子量测定采用溶解于NMP的PAA前驱体进行。如表1所示，所有PAA前驱体均显示...

Conclusion

通过调控PPD/MPD摩尔比的随机共聚策略，本研究实现了聚酰亚胺工程塑料性能-加工性的协同优化。30% PPD组分（PI-PM-37）在SCM过程中完全抑制结晶，同时获得171.1 MPa拉伸强度和10.4%延展性。该分子设计范式为高性能热塑性塑料开发提供新思路。