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用聚酰亞胺改性環(huán)氧樹脂是得到高性能環(huán)氧樹脂的有潛力途徑，目前業(yè)界合成聚酰亞胺改性環(huán)氧樹脂的方法主要有聚酰亞胺共混改性環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺固化劑固化環(huán)氧樹脂，近來該領(lǐng)域研究取得了新進(jìn)展。
環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的粘結(jié)性、良好的熱性能和機(jī)械性能，以其為基體的復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電氣等領(lǐng)域；然而純環(huán)氧樹脂的脆性大、熱性能以及電性能等還不能完全滿足這些領(lǐng)域高性能材料的要求，為使其適應(yīng)更高的要求，就有必要對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性以增強(qiáng)其韌性、熱穩(wěn)定性及電性能。為得到韌性環(huán)氧樹脂材料，人們已經(jīng)嘗試了用橡膠和聚丙烯酸酯改性，環(huán)氧樹脂中引入這些聚合物材料提高了它的韌性，但在提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、使用溫度和耐彎曲性方面沒有取得較大成果。近來，熱塑性工程塑料也被用于改性環(huán)氧樹脂以提高環(huán)氧樹脂的綜合性能。
聚酰亞胺作為一類性能優(yōu)異的工程塑料，具有許多優(yōu)異性能，如耐高低溫性能、突出的機(jī)械性能等，廣泛應(yīng)用于需要高熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的機(jī)械性能等的領(lǐng)域[13-17]。用聚酰亞胺改性環(huán)氧樹脂可以綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)，提高環(huán)氧樹脂的熱穩(wěn)定性和韌性等其它性能，并取得了滿意的結(jié)果。據(jù)專家介紹，聚酰亞胺改性環(huán)氧樹脂的合成方法大致有兩種：一是環(huán)氧樹脂與聚酰亞胺共混，二是用(聚)酰亞胺類固化劑固化環(huán)氧樹脂。各具特點(diǎn)、各有進(jìn)展。
通過環(huán)氧樹脂與聚酰亞胺共混得到改性環(huán)氧樹脂時(shí)，一般不用分子質(zhì)量太大的線型聚酰亞胺。因?yàn)槿绻眠@樣的聚酰亞胺會(huì)導(dǎo)致樹脂的粘度過大，影響環(huán)氧的交聯(lián)固化，也不利于成型加工。為了得到均相、粘度小的樹脂可以借助某些溶劑，如二氧六環(huán)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二氯甲烷以及丙酮等。這些均為非反應(yīng)活性溶劑，因而為不影響固化樹脂的性能，這些溶劑在樹脂固化前一定要盡量去除完全，這樣就使處理工藝復(fù)雜化。
國外用稍過量的二苯酮二酐(BTDA)和4，4分鐘-(9-氫-芴-9-亞基)雙苯胺(FBPA)以及苯胺合成了具有很高tg(350℃)的、苯基封端的可溶性聚酰亞胺，目的在于利用2種組分可能的相容性提高固化共混物的Tg，同時(shí)使環(huán)氧樹脂增韌。國內(nèi)有先將有高Tg的聚酰亞胺PEI溶解在二氯甲烷中，再與按一定比例混合好的2種環(huán)氧樹脂(MY0510和DEN431)共混，然后加入DDS，得到共混物的溶液，去掉溶劑后固化得到性能優(yōu)異的固化物的方法。用一定量的NMP溶解一定配比的環(huán)氧樹脂和聚酰亞胺，在一定溫度下攪拌回流脫溶劑后固化得到改性樹脂的研究也已成功。 還可將DDS/PEI混合物用少量水調(diào)勻、研磨成粉末，低溫真空烘干后與雙酚A型環(huán)氧混合攪拌，固化后得聚酰亞胺改性環(huán)氧樹脂材料；也可將環(huán)氧樹脂與PEI在一定溫度下攪拌均勻、透明降至一定溫度后加入DDS，攪拌至溶解[23-25]制得改性樹脂。
用聚酰亞胺固化劑固化環(huán)氧樹脂時(shí)，這類固化劑通常是在分子鏈上帶有如羥基，或者在分子鏈兩端帶有氨基、羥基或羧基等能在一定條件下提供活性氫的基團(tuán)。這些活性基團(tuán)可以在一定條件下與環(huán)氧基發(fā)生加成反應(yīng)，使環(huán)氧開環(huán)進(jìn)而使環(huán)氧樹脂交聯(lián)固化。傳統(tǒng)的方法用的酰亞胺固化劑均為線型分子，而現(xiàn)在用的梳形芳香酰亞胺齊聚物改性環(huán)氧樹脂與線型芳香酰亞胺齊聚物改性環(huán)氧樹脂相比有以下優(yōu)點(diǎn)：一是與相同分子質(zhì)量的線性酰亞胺齊聚物相比，梳形分子隨分子質(zhì)量的增加不會(huì)顯著增加預(yù)聚物的粘度，因?yàn)橹ф湻肿淤|(zhì)量低和主鏈周圍的空間位阻使分子鏈相互纏結(jié)的可能性減小；二是支化熱塑性塑料具有更多的官能團(tuán)使其能更有效地被固定于基體樹脂中，這樣與具有相同結(jié)構(gòu)的線型熱塑性塑料相比更能有效地提高熱固性樹脂的性能。
聚酰亞胺改性環(huán)氧樹脂的性能得到很大改善。一是耐熱性，材料的耐熱性通常用玻璃化溫度(Tg)和熱失重溫度來衡量，Tg越高則材料的使用上限溫度越高；熱失重溫度越高，則材料的熱穩(wěn)定性越好，它在高溫環(huán)境中的使用壽命就越長。研究表明，熱塑性PEI/EP共混體系的Tg在不同條件下的變化情況，在不同的固化溫度下，特性粘度不同的PEI的加入都使體系中環(huán)氧富集相的Tg較純環(huán)氧體系高；固化溫度相同時(shí)，PEI特性粘度(括號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù))越大，環(huán)氧富集相的Tg上升幅度越大。研究還表明，聚酰胺酸(PAA)改性環(huán)氧體系失重50％的溫度高達(dá)594℃，800℃時(shí)余重為24%；雙羥基鄰苯酰亞胺固化環(huán)氧樹脂的Tg也達(dá)230℃，雙羥基或雙羧基鄰苯酰亞胺固化環(huán)氧樹脂體系熱穩(wěn)定溫度達(dá)370～380℃，當(dāng)羧基當(dāng)量和環(huán)氧當(dāng)量達(dá)合適比例時(shí)，此固化劑固化酚醛型環(huán)氧900℃殘留量高達(dá)41.3％。二是機(jī)械性能，熱塑性聚酰亞胺具有優(yōu)異的機(jī)械性能，用它改性的環(huán)氧樹脂的機(jī)械性能與未經(jīng)改性的環(huán)氧樹脂相比得到了較大改善。隨PEI質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，固化樹脂的韌性大大提高，KIc和GIc值比純環(huán)氧樹脂的提高1～2倍。這是由于PEI與環(huán)氧不相容，使樹脂形成了相分離結(jié)構(gòu)，PEI斷裂時(shí)的塑性形變所致。不管使用非反應(yīng)性的，還是用反應(yīng)性的梳型齊聚物改性環(huán)氧，都使環(huán)氧的斷裂韌性得到提高，且低溫模量和高溫模量都與未改性的環(huán)氧相當(dāng)。韌性的提高是由于聚酰亞胺與環(huán)氧的相容性較差，產(chǎn)生了利于增韌的相結(jié)構(gòu)所致。其中，聚酰亞胺3b的綜合改性效果佳，可能是由于它的化學(xué)結(jié)構(gòu)及分子質(zhì)量大小等達(dá)到了佳平衡。三是其它性能，聚酰亞胺改性環(huán)氧樹脂與純環(huán)氧樹脂相比在耐熱性、韌性方面得到了提高，在其它性能方面也得到了改善。如可溶聚醚酰亞胺改性四官能團(tuán)環(huán)氧樹脂粘合劑的粘接剪切強(qiáng)度是未改性前的2倍左右，200℃高溫剪切強(qiáng)度僅下降10％，不均勻剝離強(qiáng)度提高2.5倍左右[20]；酰亞胺的引入可以提高改性樹脂的高溫剪切強(qiáng)度保留率，150℃時(shí)為76％～84％，175℃時(shí)也可達(dá)75％[28]；雙羥基低分子質(zhì)量聚酰亞胺固化環(huán)氧樹脂粘結(jié)不銹鋼時(shí)，層間剪切強(qiáng)度高達(dá)32MPa。
聚酰亞胺改性環(huán)氧樹脂已經(jīng)成功地用作耐高溫的、耐航空油膠粘劑。如用聚硅氧烷酰亞胺改性的Novalok環(huán)氧樹脂作為印刷電路板膠，介電常數(shù)3.3，粘結(jié)剝離強(qiáng)度1.5×10-1MPa，耐焊接溫度達(dá)280℃。在聚酰胺-聚酰亞胺改性的環(huán)氧中添加適當(dāng)?shù)奶盍虾凸袒瘎米靼雽?dǎo)體封裝材料，且與聚酰亞胺有很好的粘結(jié)效果。專家指出，聚酰亞胺改性環(huán)氧樹脂較純環(huán)氧樹脂的性能有很大程度的提高，但如何使這類樹脂的耐熱性和韌性等性能得到提高同時(shí)保持工藝性，以及保持改性樹脂價(jià)格低廉都是值得研究的課題。
