Como material de engenharia especial, a poliimida tem sido amplamente utilizada na aviação, aeroespacial, microeletrônica, nano, cristal líquido, membrana de separação, laser e outros campos. Recentemente, todos os países estão incluindo a pesquisa, desenvolvimento e utilização da poliimida como um dos plásticos de engenharia mais promissores no século XXI. A poliimida, devido a suas características excelentes em desempenho e síntese, seja como material estrutural ou como material funcional, suas enormes perspectivas de aplicação foram totalmente reconhecidas, conhecidas como “solucionador de problemas” (Solver Protion), e que “não existe não A poliimida não terá a tecnologia de microeletrônica de hoje.
Desempenho de poliimida
1, poliimida totalmente aromática de acordo com a análise termogravimétrica, o início da temperatura da decomposição é geralmente em torno de 500 ℃. Sintetizado por poliimida de bifenil dia-hidreto e p-fenilenodiamina, temperatura de decomposição térmica de 600 ℃, é até agora uma das mais alta estabilidade térmica dos polímeros.
2, a poliimida pode suportar temperaturas extremamente baixas, como -269 ℃ no hélio líquido não serão quebradiças.
3, a poliimida possui excelentes propriedades mecânicas, a resistência à tração plástica não preenchida é superior a 100MPa, filme de poliimida do tipo homobenzeno (Kapton) para mais de 170MPa e poliimida de bifenil (UPILEXS) até 400MPa. Como plásticos de engenharia, a quantidade de filme elástico geralmente é de 3-4 GPa, a fibra pode ser de até 200GPa, de acordo com cálculos teóricos, fibras sintetizadas de benzeno e fibras sintetizadas de p-fenilenodiamina até 500 gpa, segundo apenas a fibra de carbono.
4, algumas variedades de poliimida insolúvel em solventes orgânicos, estabilidade diluída do ácido, variedades gerais não são muito resistentes à hidrólise, isso parece ser uma desvantagem do desempenho da poliimida é diferente de outros polímeros de alto desempenho, uma grande característica, que é , a hidrólise alcalina pode ser usada para recuperar matérias -primas como dia -hidreto e diamina, como para o filme de Kapton, a taxa de recuperação de até 80% a 90%. Alterar a estrutura também pode ser bastante resistente às variedades de hidrólise, como suportar 120 ℃, 500 horas de ebulição.
5, o coeficiente de expansão térmica de poliimida em 2 × 10-5-3 × 10-5 ° C, largura em poliimida termoplástica 3 × 10-5 ° C, tipo bifenil até 10-6 ° C, variedades individuais de 10 -7 ° C.
6, a poliimida tem uma alta resistência à irradiação, seu filme na taxa de retenção de força de irradiação rápida 5 × 109RAD de eletrônica de 90%.
7, a poliimida possui boas propriedades dielétricas, constante dielétrica de 3,4 ou mais, a introdução de fluorina ou tamanho do nanômetro de ar disperso em poliimida, a constante dielétrica pode ser reduzida para cerca de 2,5. Perda dielétrica de 10-3, força dielétrica de 100-300kV/mm, poliimida termoplástica de Guangcheng para 300kV/mm, resistência ao volume de 1017/cm. Essas propriedades em uma ampla gama de temperaturas e faixa de frequência ainda podem ser mantidas em alto nível.
8, a poliimida é um polímero autoextativo, baixa taxa de fumaça.
9, poliimida em um vácuo muito alto sob muito pouca saída.
10, poliimida não tóxica, pode ser usada para fabricar utensílios de mesa e instrumentos médicos e suportar milhares de vezes a esterilização. Existem alguma poliimida também possui uma biocompatibilidade muito boa, por exemplo, no teste de compatibilidade sanguínea para o teste de citotoxicidade in vitro não-hemolítico para não-tóxico.
Vários caminhos na síntese:
Variedades de poliimida, formas, na síntese de várias maneiras, para que você possa escolher de acordo com uma variedade de aplicações, a síntese dessa adaptabilidade também é difícil de ter outros polímeros.
1,polyimide is mainly synthesized by dianhydride and diamine, these two monomers and many other heterocyclic polymers, such as polybenzimidazole, polybenzimidazole, polybenzothiazole, polyquimorpholine and polyquinoline and other monomers compared to the source of raw materials is wide, and the synthesis is also easier . Diahidrido, variedades de diamina, diferentes combinações podem ser obtidas a partir de diferentes propriedades da poliimida.
2, a poliimida pode ser dia-hidreto e diamina em solventes polares, como DMF, DMAC, NMP ou solventes misturados / metanol na primeira policondensação de baixa temperatura, para obter ácido polamido solúvel, filme ou spinning, aquecido a 300 ℃ ou tão deshidado em um anel em uma poliimida; Também pode ser adicionado ao ácido polamido dos catalisadores de anidrido etanóico e amina terciária para a ciclização de desidratação química, para obter a solução de poliimida e o pó. Solução de poliimida e pó. Diamina e diaidrida também podem ser aquecidos em solventes de alto ponto de ebulição, como solventes fenólicos policondensação, um passo para obter poliimida. Além disso, a poliimida também pode ser obtida pela reação do éster dibásico de tetradentato e diamina; Também pode ser transformado em polisoimida pelo ácido polamidóico primeiro e depois transformado em poliimida. Esses métodos são convenientes para o processamento, o primeiro é chamado de método PMR, pode obter baixa viscosidade, alta solução sólida, no processamento de uma janela com baixa viscosidade de fusão, especialmente adequada para a fabricação de materiais compósitos; O último aumenta a solubilidade, no processo de transformação não libera compostos baixos moleculares.
3, enquanto a pureza do dia -hidreto (ou tetraácido) e a diamina for qualificada, independentemente do método de policondensação, é fácil obter um peso molecular suficientemente alto, e a adição do anidrido unitário ou da amina unitária também pode regular facilmente o peso molecular.
4, condensação com dia-hidreto (ou tetraácido) e diamina, desde que atinja a proporção molar de primeira classe, o tratamento térmico no vácuo, o peso molecular do sólido prepolímero de baixo peso molecular pode ser bastante aumentado, trazendo assim a conveniência para o Processamento e formação de pó.
5, é fácil introduzir grupos reativos no final da cadeia ou na cadeia para formar oligômeros reativos, obtendo assim a poliimida termoestante.
6, usando o grupo carboxil em poliimida, esterificação ou salga, a introdução de grupos fotossensíveis ou alquil de cadeia longa para obter polímeros anfifílicos, que podem ser obtidos fotorresístas ou usado na preparação do filme LB.
7, o processo geral de sintetização de poliimida não produz sais inorgânicos, o que é particularmente vantajoso para a preparação de materiais isolantes.
8, como o monômero do dia -hidreto e diamina em um vácuo alto é fácil de sublimar, por isso é fácil usar o método de deposição de vapor na peça de trabalho, especialmente a superfície desigual do dispositivo para formar filme de poliimida.
Aplicações de poliimida:
Como resultado da poliimida acima no desempenho e na química sintética, em muitos polímeros, é difícil encontrar, como a poliimida, possui uma ampla gama de aspectos de aplicação e, em cada um desses aspectos, mostraram desempenho extremamente excepcional.
1, filme: a poliimida é uma das primeiras mercadorias, usadas para isolamento de slot para motor e materiais de enrolamento de cabos. Os principais produtos são Dupont Kapton, UBE Upilex Series e Chung Yuan apical. O filme de poliimida transparente pode ser usado como uma placa de apoio à célula solar macia.
2, revestimento: usado como verniz isolante para fios eletromagnéticos ou como revestimento resistente à alta temperatura.
3, Compostos avançados: usados em componentes aeroespaciais, aeronaves e de foguetes. É um dos materiais estruturais mais altos resistentes à temperatura. Por exemplo, o programa de avião supersônico dos Estados Unidos da América, projetado para a velocidade de 2,4m, a temperatura da superfície de vôo de 177 ℃, os requisitos da vida útil de 60.000h, foi relatado que 50% dos materiais estruturais foram Identificada para a poliimida termoplástica como uma matriz composta composta por fibra de carbono de resina de resina matricial, a quantidade de cada aeronave é de cerca de 30T.
4, fibra: Módulo de elasticidade, segundo apenas para fibra de carbono, como um meio de alta temperatura e materiais de filtragem de material radioativo e tecido à prova de fogo à prova de balas.
5, espuma: usado como materiais de isolamento de alta temperatura.
6, Plásticos de engenharia: termofólio e termoplástico, termoplástico pode ser moldado ou moldagem por injeção ou moldagem por transferência. Utilizado principalmente para materiais auto-lubrificantes, de vedação, isolamento e estrutura.
7, adesivo: usado como adesivo estrutural de alta temperatura. Foi produzido adesivo de poliimida de Guangcheng como um alto material de envasamento de isolamento para componentes eletrônicos.
8, membrana de separação: usado para uma variedade de pares de gases, como hidrogênio/nitrogênio, nitrogênio/oxigênio, dióxido de carbono/nitrogênio ou metano, etc., do hidrocarboneto de ar e os álcoois e os álcoois da matéria -prima para remover a água. Também pode ser usado como membrana de evaporação de permeação e membrana de ultrafiltração. Devido ao calor da poliimida e à resistência ao solvente orgânico, na separação de gases e líquidos orgânicos é de particular importância.
9, fotorresiste: existem gel negativo e positivo, a resolução pode atingir o nível de submicron. Com pigmentos ou corantes podem ser usados para filtro de cores, pode simplificar bastante os procedimentos de processamento.
10, em dispositivos microeletrônicos: usados como uma camada dielétrica para isolamento entre camadas, pois uma camada de tampão pode reduzir o estresse, melhorar o rendimento. Como uma camada protetora, pode reduzir o impacto do ambiente no dispositivo, mas também a blindagem da partícula A, para reduzir ou eliminar o erro suave do dispositivo (SofterRor).
11, exibição de cristal líquido com a orientação do agente de alinhamento: poliimida no TN-LCD, SHN-LCD, TFT-CD e o futuro da exibição de cristal líquido ferroelétrico dos materiais do agente orientador estão ocupando uma posição muito importante.
12, Materiais elétricos - ópticos: usados como materiais de guia de ondas passivos ou ativos, materiais de chave óptica, etc., poliimida contendo fluorina na faixa de comprimentos de onda de comunicação para a transparente, a poliimida como uma matriz de cromóforos pode melhorar a estabilidade do material.
Panorama:
A poliimida como materiais de polímeros muito promissores foi totalmente reconhecida, nos materiais isolantes e as aplicações de materiais estruturais estão se expandindo. Nos materiais funcionais, está surgindo e seu potencial ainda está sendo explorado. No entanto, após 40 anos de desenvolvimento, ainda não se tornou uma variedade maior, o principal motivo é que, em comparação com outros polímeros, o custo ainda é muito alto. Portanto, uma das principais direções da futura pesquisa de poliimida ainda deve estar nos métodos de síntese e polimerização de monômeros para encontrar maneiras de reduzir custos.
1, síntese de monômero: o monômero de poliimida é dois anidridos (ácido tetra) e diamina. O método de síntese de diamina é mais maduro, muitas diaminas têm fornecimento comercial. O dia -hidreto é um monômero mais especial, além de ser usado como agente de cura para resinas epóxi, é usado principalmente na síntese de poliimida. O dia-hidreto de ácido tetracarboxílico benzeno e anidrido trimelítico podem ser extraídos de produtos de refinaria de petróleo, óleos aromáticos pesados de tetrametilbenzeno e trimetilbenzeno com fase gasosa e oxidação da fase líquida em uma etapa. Outros dia -hidretos importantes, como difenil cetona dia -hidreto, bifeniliahidreto, difenil éter dia -hidreto e hexafluorodianos foram sintetizados. O Instituto Changchun de Química Aplicada da Academia Chinesa de Ciências desenvolvidas pelo O-Xileno clorada, oxidada e depois separada por isomerização pode ser obtida a partir do anidrido 4-clorofálico de alta pureza e do anidrido 3-cloroftalico, os dois compostos podem ser sintilados a partir de sintetizados a partir de 3-cloroftalo, os dois compostos podem ser sintilados a partir de Uma série de dia -hidreto como matéria -prima e seu potencial para reduzir o custo de muita síntese é uma rota valiosa.
2, Processo de polimerização: o uso atual do processo de policondensação de duas etapas está usando solventes de alto ponto de ebulição, solventes polares não protônicos são mais caros, mas também difíceis de se livrar e finalmente precisam ser processados em alta temperaturas. O método PMR usa solventes de álcool baratos. A poliimida termoplástica também pode usar dia -hidreto e diamina diretamente na granulação de polimerização da extrusora, que não precisam mais de solventes, podem melhorar bastante a eficiência. O anidrido ftálico clorado sem indian -hidreto, diretamente e diamina, bisfenol, sulfeto de sódio ou polimerização de monossulfur para obter poliimida é a rota sintética mais econômica.
3, Processamento: A aplicação da poliimida é tão ampla que o processamento também é uma variedade de requisitos, como alta uniformidade do filme, giro, precipitação da fase gasosa, litografia sub-mícro, profundidade da gravação de parede reta, área grande , moldagem de grande volume, implantação de íons, usinagem de precisão a laser, tecnologia de nano-hibridação e assim por diante para que a aplicação da poliimida abra um mundo amplo.
Com a melhoria adicional da tecnologia de processamento sintético e redução de custos, embora tenham propriedades mecânicas superiores, propriedades de isolamento elétrico, a poliimida termoplástica certamente mostrará seu papel mais proeminente no futuro campo dos materiais. E poliimida termoplástica e sua boa processabilidade e mais favorável.
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