雙馬來酰亞胺樹脂性能對(duì)比與應(yīng)用分析

在高分子材料的江湖中，雙馬來酰亞胺（bismaleimide，簡(jiǎn)稱bmi）樹脂絕對(duì)算得上是一位“老江湖”。它既不像環(huán)氧樹脂那樣溫順易調(diào)教，也不像聚酰亞胺那般高冷難接近。它更像是那種既有實(shí)力又有脾氣的技術(shù)型選手，專攻高溫、高強(qiáng)度和耐腐蝕的應(yīng)用場(chǎng)景。不過，市面上各種牌號(hào)的bmi讓人眼花繚亂，今天我們就來掰扯掰扯這些不同牌號(hào)之間的性能差異以及它們各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域。

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一、什么是雙馬來酰酰亞胺？

首先，咱們得先認(rèn)識(shí)一下這位“主角”。雙馬來酰亞胺是一類含有兩個(gè)馬來酰亞胺基團(tuán)的化合物，通常以二苯基甲烷或聯(lián)苯結(jié)構(gòu)為骨架。它的大特點(diǎn)就是——耐熱性好！玻璃化轉(zhuǎn)變溫度普遍在200℃以上，有些甚至能沖到300℃以上。此外，它的力學(xué)性能、電絕緣性和耐化學(xué)腐蝕性也都相當(dāng)不錯(cuò)。

但話說回來，bmi也不是沒有缺點(diǎn)。比如，它的加工窗口比較窄，固化過程中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致制品開裂；另外，價(jià)格也偏貴，屬于“高端玩家”系列。

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二、主流牌號(hào)大盤點(diǎn)

目前市場(chǎng)上常見的bmi牌號(hào)主要來自國(guó)外廠商如、sabic、等，國(guó)內(nèi)也有不少企業(yè)如上海合成樹脂研究所、晨光新材、化學(xué)等在積極研發(fā)生產(chǎn)。下面我們選取幾個(gè)典型牌號(hào)進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋?/p>

牌號(hào)	生產(chǎn)商	玻璃化轉(zhuǎn)變溫度tg (℃)	拉伸強(qiáng)度(mpa)	彎曲強(qiáng)度(mpa)	熱分解溫度td(℃)	加工方式	應(yīng)用領(lǐng)域
bmi-5100		260	95	140	340	模壓/rtm	航空航天結(jié)構(gòu)件
bmi-7100	sabic	280	105	160	355	樹脂傳遞模塑	高溫復(fù)合材料
bmi-977		270	90	135	345	手糊/層壓	電子封裝
yr-bmi-1	上海合研所	250	92	138	330	模壓	國(guó)防軍工
mbi-200	晨光新材	265	98	145	340	rtm	工業(yè)設(shè)備
wh-bmi	化學(xué)	275	100	155	350	層壓	高溫電路板

從表中可以看出，不同牌號(hào)在tg、強(qiáng)度、加工方式等方面各有千秋。例如，sabic的bmi-7100雖然拉伸和彎曲強(qiáng)度表現(xiàn)優(yōu)異，但加工難度相對(duì)較高；而國(guó)產(chǎn)牌號(hào)yr-bmi-1則更注重性價(jià)比，在國(guó)防軍工領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

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三、性能差異解析：誰更適合“上天入地”

1. 耐熱性比拼

tg是衡量樹脂耐熱性的關(guān)鍵指標(biāo)之一。從上面表格來看，的bmi-977 tg為270℃，而sabic的bmi-7100更是達(dá)到了280℃。這意味著后者在高溫環(huán)境下穩(wěn)定性更強(qiáng)，適合用于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部件、航空剎車片等對(duì)耐熱要求極高的場(chǎng)合。

相比之下，國(guó)產(chǎn)的yr-bmi-1雖然tg略低，但成本優(yōu)勢(shì)明顯，在一些非極端高溫環(huán)境中依然表現(xiàn)出色。

2. 機(jī)械性能較量

拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度直接決定了材料能否承受外力沖擊。在這方面，sabic的bmi-7100和的wh-bmi都表現(xiàn)不俗，尤其是wh-bmi，其彎曲強(qiáng)度達(dá)到155mpa，幾乎可以媲美某些高性能環(huán)氧樹脂。

當(dāng)然，如果你追求的是“輕量+高強(qiáng)度”，那么bmi-5100和mbi-200可能更適合你，尤其是在航空航天領(lǐng)域，這兩者在減重的同時(shí)還能保持不錯(cuò)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

3. 加工性能分析

bmi大的槽點(diǎn)就是加工難度大。由于交聯(lián)密度高，固化過程中容易出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力集中，導(dǎo)致制品開裂。因此，選擇合適的加工方式至關(guān)重要。

• 模壓成型：適合形狀簡(jiǎn)單、批量生產(chǎn)的部件，如yr-bmi-1；
• 樹脂傳遞模塑（rtm）：適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，如bmi-5100和mbi-200；
• 手糊/層壓工藝：適合小批量定制產(chǎn)品，如bmi-977。

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四、應(yīng)用場(chǎng)景大起底：各路英雄各顯神通

1. 航空航天：高空之上的王者

bmi早被應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，主要是因?yàn)樗茉诟邷馗邏合卤３址€(wěn)定。例如，美國(guó)nasa曾將bmi-5100用于制造衛(wèi)星支架和火箭整流罩，因其具有良好的尺寸穩(wěn)定性和耐輻射能力。

在國(guó)內(nèi)，c919客機(jī)的部分高溫結(jié)構(gòu)件也使用了國(guó)產(chǎn)bmi樹脂，如晨光的mbi-200，不僅滿足了設(shè)計(jì)要求，還大幅降低了采購成本。

2. 電子封裝：芯片的“金鐘罩”

隨著電子產(chǎn)品向小型化、高性能方向發(fā)展，傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂已經(jīng)難以滿足高溫封裝需求。bmi憑借其出色的熱穩(wěn)定性，成為高頻通信模塊、led封裝、功率器件的理想選擇。

2. 電子封裝：芯片的“金鐘罩”

隨著電子產(chǎn)品向小型化、高性能方向發(fā)展，傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂已經(jīng)難以滿足高溫封裝需求。bmi憑借其出色的熱穩(wěn)定性，成為高頻通信模塊、led封裝、功率器件的理想選擇。

的bmi-977在這方面表現(xiàn)尤為突出，不僅具備優(yōu)良的介電性能，還具有較低的吸濕率，非常適合用于5g基站和高速服務(wù)器主板的封裝。

3. 國(guó)防軍工：硬核裝備的標(biāo)配

在導(dǎo)彈外殼、雷達(dá)罩、裝甲車隔熱層等領(lǐng)域，bmi幾乎是“剛需”。國(guó)產(chǎn)yr-bmi-1就廣泛用于某型無人機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)，不僅重量輕，而且抗彈性能出色。

此外，wh-bmi也被用于艦艇雷達(dá)系統(tǒng)中的高溫連接器，能夠在海洋潮濕環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

4. 工業(yè)設(shè)備：耐腐蝕界的扛把子

在化工、能源等行業(yè)，設(shè)備經(jīng)常面臨高溫、高壓、強(qiáng)酸堿的挑戰(zhàn)。此時(shí)，bmi樹脂制備的防腐涂層和結(jié)構(gòu)件就成了首選。

例如，sabic的bmi-7100就被用于煉油廠的反應(yīng)釜內(nèi)襯，能夠有效抵御硫化氫、氯離子等腐蝕性介質(zhì)的侵蝕，使用壽命可達(dá)10年以上。

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五、未來趨勢(shì)展望：誰能笑到后？

隨著新能源、電子信息、智能制造等行業(yè)的快速發(fā)展，bmi樹脂的需求也在逐年上升。尤其在以下幾個(gè)方面，bmi有望迎來新的爆發(fā)：

1. 5g通信：高頻信號(hào)傳輸對(duì)材料的介電性能提出了更高要求，bmi將成為理想替代品。
2. 電動(dòng)汽車：電池包結(jié)構(gòu)件需要在高溫下保持穩(wěn)定，bmi的輕量化和高耐熱特性正好契合。
3. 綠色制造：越來越多的企業(yè)開始關(guān)注環(huán)保型bmi樹脂的研發(fā)，比如水性體系、生物基原料等。

不過，要讓bmi真正“飛入尋常百姓家”，還得解決幾個(gè)關(guān)鍵問題：

• 成本過高；
• 加工工藝復(fù)雜；
• 固化后脆性大；
• 回收處理困難。

這些問題，也正是各大科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)爭(zhēng)相攻克的目標(biāo)。

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六、結(jié)語：選對(duì)牌號(hào)，才能事半功倍

總的來說，不同的bmi牌號(hào)就像不同性格的人，有的穩(wěn)重耐熱，有的靈活多變，有的低調(diào)務(wù)實(shí)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們不能一味追求“牛”的性能，而是要根據(jù)具體工況、預(yù)算、工藝等因素綜合考量。

如果你是做飛機(jī)翅膀的工程師，那你可能會(huì)更看重tg和強(qiáng)度；如果你是搞電子封裝的小白，那可能更在意介電性能和加工方便性；如果你是創(chuàng)業(yè)公司老板，那性價(jià)比才是王道。

所以，下次再遇到“這bmi到底該用哪個(gè)？”的問題時(shí)，不妨先問自己一句：“我到底想讓它干什么？”

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參考文獻(xiàn)（國(guó)內(nèi)外經(jīng)典研究推薦）

1. 中國(guó)航空材料手冊(cè)編委會(huì).《航空材料手冊(cè) 第九卷：樹脂基復(fù)合材料》. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2015.
2. 王建民, 劉志宏. “雙馬來酰亞胺樹脂的研究進(jìn)展”. 《熱固性樹脂》, 2018, 33(4): 45-50.
3. 李文濤, 陳曉紅. “bmi樹脂在電子封裝中的應(yīng)用”. 《電子元件與材料》, 2020, 39(6): 12-17.
4. sadasivam, s., et al. "high-temperature resins for aerospace applications." journal of applied polymer science, 2017, 134(12): 45678.
5. kumar, a., and singh, r. "recent advances in bismaleimide resins: properties and applications." polymer reviews, 2021, 61(3): 415-442.
6. european composites industry association (eucia). resin transfer molding (rtm) technology overview, 2019.

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希望這篇文章能讓大家在面對(duì)紛繁復(fù)雜的bmi牌號(hào)時(shí)，不再迷茫。畢竟，選對(duì)材料，才能做出真正的好東西。

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聯(lián)系人： 吳經(jīng)理

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• nt cat 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬復(fù)合催化劑，不含rohs所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• nt cat c-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；

• nt cat c-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比a-14活性低；

• nt cat c-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；

• nt cat c-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• nt cat c-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；

• nt cat c-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；

• nt cat c-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• nt cat c-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來替代a-14，添加量為a-14的50-60%；

• nt cat mb20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；

• nt cat t-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• nt cat t-125 有機(jī)錫類強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，t-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及case應(yīng)用中。