一, Uvod u poliimid
Poliimid (PI) je molekularna struktura koja sadrži veze lanca na bazi imida aromatičnih heterocikličnih polimernih jedinjenja, trenutno je jedna od najboljih varijanti inženjerske plastične otpornosti na toplinu, koja se široko koristi u avijaciji, svemirskoj industriji, mikroelektronici, nano, tekućim kristalima, laserima i drugim polja.
U posljednje vrijeme sve zemlje uključuju istraživanje, razvoj i upotrebu PI u 21. vijeku, jedan od fokusa razvoja novih hemijskih materijala. Poliimid, zbog svojih izvanrednih karakteristika u performansama i sintezi, ima velike izglede za primjenu, bilo kao strukturni materijal ili kao funkcionalni materijal.
Poliimid je poznat kao vrh piramide polimernih materijala, poznat i kao "rješavač problema", a čak i neki insajderi u industriji vjeruju da "ni jedan poliimid neće imati današnju mikroelektronsku tehnologiju".
2, Klasifikacija i primjena poliimida
Poliimidi se mogu koristiti u širokom spektru primjena zbog svojih odličnih svojstava i mogu se klasificirati u razne vrste, uključujući inženjersku plastiku, vlakna, fotoosjetljive poliimide, pjene, premaze, ljepila, filmove, aerogele, kompozite i još mnogo toga.
Među mnogim polimerima, poliimid je jedini koji ima širok spektar primjena i pokazuje izvanredne performanse u svakom od njih. U nastavku ću vas provesti kroz glavne namjene svake vrste poliimida.
1. Inženjerska plastika
Poliimidna inženjerska plastika ima termoreaktivnu i termoplastiku, koja se može podijeliti na politetrametilen tetrakarbimid (PMMI), polieterimid (PEI), poliamid i imid (PAI), itd., imaju vlastitu upotrebu u različitim poljima.
PMMI u 1.8MPa opterećenje toplotne distorzije temperature od 360 stepeni, odlična električna svojstva, može se koristiti za posebne uslove preciznih delova, visokotemperaturnih samopodmazujućih ležajeva, zaptivki, impelera, itd., Takođe se može koristiti u kontaktu sa tečnim amonijakom dijelovi ventila, dijelovi sistema za dovod goriva mlaznog motora.
PEI ima odlična mehanička svojstva, svojstva električne izolacije, otpornost na zračenje, otpornost na visoke temperature i abraziju, dobru fluidnost taline, stopu skupljanja u kalupu od {{0}},5% do 0,7%, dostupno za brizganje i ekstruziju , naknadna obrada je relativno laka, može se koristiti i za metodu zavarivanja, a drugi materijali kombinovani u elektronici i električnim uređajima, avijaciji, automobilima, medicinskoj opremi i drugim industrijama se široko koriste.
Čvrstoća PAI je najveća među trenutnim nearmiranom plastikom, vlačna čvrstoća je 190MPa, čvrstoća na savijanje je 250MPa, a temperatura izobličenja topline je čak 274 stepena pod opterećenjem od 1,8MPa. PAI ima dobru otpornost na ablaciju i elektromagnetizam pod visokim temperaturama i visokom frekvencijom, te ima dobra svojstva prianjanja na metale i druge materijale, uglavnom se koristi za zupčanike, ležajeve i odvojne kandže fotokopirnih mašina, itd., a može se koristiti i za njega uglavnom se koristi za zupčanike, ležajeve i odvojne kandže fotokopirnih mašina, itd. Može se koristiti i za ablativne materijale, magnetno propusne materijale i konstrukcijske materijale aviona.
2. Poliimidna vlakna
Poliimidno vlakno je važno vlakno visokih performansi, njegovo visokotemperaturno poliimidno vlakno je trenutno jedno od najviših temperatura organskih sintetičkih vlakana, može se koristiti na 250 ~ 350 stepeni. U otpornosti na svjetlost, apsorpciji vode, otpornosti na toplinu i drugim aspektima aramidnih i polifenilen sulfidnih vlakana su superiorniji u odnosu na poliimidna vlakna visokih performansi, nego što je aramid oko jedan puta veći od trenutnih mehaničkih performansi jednog od najboljih organskih vlakana. sintetička vlakna. To je jedno od najboljih organskih sintetičkih vlakana u pogledu mehaničkih svojstava.
Uz kontinuirani razvoj visokotehnoloških područja, fizička i kemijska svojstva PI proizvoda su sve zahtjevnija. Tradicionalni PI materijali u mehanici, termičkim i optičkim, električnim, magnetskim i drugim aspektima performansi nisu bili u stanju da zadovolje savremena naučna i tehnološka polja posebnih zahtjeva materijala. PI vlakna visokih performansi sa svojim vrhunskim mehaničkim svojstvima, toplinskom stabilnošću, zračenjem i drugim karakteristikama postat će sljedeća generacija vlakana visokih performansi tipični predstavnik.
Trenutno se domaća industrija PI vlakana uglavnom bavi Asxc, Hipolyking, Aieplastics, Jsshino i tako dalje. Među njima, Hipolyking je postao važna baza za istraživanje, razvoj i proizvodnju poliimida u Kini. Jsshino organsko vlakno visokih performansi s potpuno neovisnim pravima intelektualnog vlasništva prošlo je ocjenu naučnih i tehnoloških dostignuća 2016. godine, a istovremeno je preuzelo vodstvo u dovršavanju formulacije nacionalnog standarda „poliimida visoke čvrstoće i visokog modula filament" 2020.
3. Fotoosetljivi poliimid (PSPI)
Fotosenzitivni poliimid (PSPI) je klasa polimernog lanca kako u imidnom prstenu tako iu fotosenzitivnim genima, skup odlične termičke stabilnosti, dobrih mehaničkih svojstava, hemijskih i fotografskih svojstava organskih materijala.
PSPI u oblasti elektronike, uglavnom fotorezist i elektronska ambalaža dvije glavne uloge, u fotoosjetljivom poliimidu koji se dodaje senzibilizatoru, stabilizatoru itd. može se dobiti "poliimid fotorezist". U usporedbi s tradicionalnim fotorezistom, jer sam poliimid ima dobra dielektrična svojstva, tako da kada se koristi bez potrebe za oblaganjem uloge radnog medija svjetlosnog barijera, može uvelike skratiti proces i poboljšati efikasnost proizvodnje.
Tehnologiju proizvodnje PSPI uglavnom kontrolišu američke i japanske kompanije, od kojih je Toray jedno od najuspješnijih svjetskih poduzeća na tržištu pozitivnih PSPI proizvoda, a njegovi pozitivni proizvodi se koriste u pakiranju mikroelektronike, inkapsulaciji optoelektronike i drugim poljima.
Ograničena zaostalom proizvodnom tehnologijom, kineska industrija poliimida još uvijek treba da se film i stabiliziraju drugi proizvodi niske klase, proizvodnja fotoosjetljivih poliimida je manja, potražnja na tržištu ovisi o uvozu. U 《Made in China 2025 ekspresnoj podršci politike, kineska industrijska, mehanička, elektronska i druga polja ulaze u fazu domaće zamjene, domaća poduzeća za PSPI nastavljaju da se produbljuju, neke kompanije su savladale tehnologiju proizvodnje.
Trenutno, izgled PSPI R & D, proizvodnja lokalnih poduzeća imaju Rayitek, MINSEOA Advanced Material, Guofeng New Materials, Dragon-chen, itd., budućnost područja domaće zamjene prostora.
4.Poliimidna pjena
Poliimidna pjena je vrsta poliimidnog materijala, koju je 1970-ih razvio NASA Langley Research Center u saradnji sa Unitika America, koristi se na Space Shuttleu, a sada se široko koristi u avionima, brodovima, vozovima, automobilima i drugim poljima. Sa svojstvenim usporivačem plamena, otpornim na toplinu, laganim i ekološki prihvatljivim netoksičnim karakteristikama i može se koristiti dugo vremena pod ultra visokim temperaturama, ultra niskim temperaturama, visokim slanim sprejom, jakom bukom, jakom korozijom, jakom zračenjem i drugi ekstremni uslovi usluge.
Poliimidna pjena se može podijeliti u tri kategorije:
Kao i kod generalnog poliimida, pjenasti materijali sa sredinom kao glavnim lancem, sa radnom temperaturom od 300 stepeni ili više (PI pjena).
Pjenasti materijali u kojima srednji prsten postoji kao bočna grupa (PMI pjena).
Nano-pjenasti materijali dobiveni uvođenjem termički nestabilnih segmenata masnog lanca u poliimid i njihovim pucanjem na visokim temperaturama.
Poliimidni pjenasti materijal spada u napredne funkcionalne materijale, sve se više koristi u svemirskom, oceanskom transportu, nacionalnoj obrani i mikroelektronici i drugim visokotehnološkim poljima u toplinskoj izolaciji, smanjenju vibracija i buke i izolaciji i drugim ključnim materijalima.
Najvažnija primjena PI pjene je toplinska izolacija i materijal za smanjenje buke za brodove. PI pjena kao prvi izbor materijala za toplinsku izolaciju i smanjenje buke u novim ratnim brodovima brzo raste.
PMI pjena je nova vrsta pjenastog materijala visoke molekularne strukture s najboljim sveobuhvatnim performansama, a to je kompozitni materijal jezgre od pjene visokih performansi visoke specifične čvrstoće, visokog specifičnog modula, visoke stope zatvaranja i visoke otpornosti na toplinu, te ima karakteristike mala težina, visoka čvrstoća i otpornost na visoke/niske temperature. Osim toga, kao najizvrsniji materijal za strukturnu pjenastu jezgru, PMI pjena se široko koristi u lopaticama ventilatora, lopaticama helikoptera, zrakoplovstvu i drugim poljima, a njen trend zamjene za PET pjenu je jasan, sa širokim tržišnim prostorom.
PI pjena je otporna na toplinu, otporna na vatru, ne proizvodi štetne plinove, jednostavna za ugradnju, široko se koristi u materijalima za toplinsku izolaciju i smanjenje buke. Trenutno, američka mornarica koristi PI pjenu kao materijal za toplinsku i zvučnu izolaciju za sve površinske brodove i podmornice, a pjenu SOLIMIDE koju proizvodi INSPEC koristi više od 15 zemalja za razvoj sustava toplinske i akustične izolacije za pomorske brodove. . Osim toga, PI pjena se također široko koristi u civilnim brodovima, kao što su luksuzni brodovi za krstarenje, gliseri i brodovi na tečni prirodni plin.
Slično PI pjeni, primjena PMI pjene je također vrlo široka. Tipične primjene PMI pjene uključuju:
(1) Strukturni materijal jezgre od pjene: odlična otpornost na kompresiju pri visokim temperaturama, tako da se široko koristi kao materijal jezgre za lopatice ventilatora, avijaciju, svemir, brodove, sportsku opremu, medicinsku opremu i druga polja;
(2) Širokopojasni talasno prozirni materijali: niska dielektrična konstanta i gubici čine da se široko koristi u radarima, antenama i drugim poljima;
(3) materijali za toplinsku i zvučnu izolaciju: brze lokomotive, gume, audio i tako dalje.
Od 21. stoljeća, broj jedinica uključenih u istraživanje poliimidne pjene u Kini je značajno porastao, a industrija je napravila značajna tehnološka otkrića. Trenutno su glavni domaći proizvođači poliimidne pjene Qingdao Ouc, Shkdchem i Tschina, Zgzts i AMMT. Među njima, Ningbo Institut za tehnologiju materijala ＆ Inženjering, CAS je izgradio pilot opremu za čestice poliimida mikropjene, Qingdao Ouc i Shkdchem poliimidni proizvodi prošli su vojni test.
5.Poliimidcoating
Upotreba poliimida u pripremi premaza je jedna od njegovih najranijih primjena, a ova vrsta tvari se uglavnom koristi kao izolacijski premaz za emajlirane žice u premazima. Izolacijski premazi emajlirane žice su uglavnom obložena okrugla žica, ravna žica i druge vrste žice promjera gole bakrene žice, legirana žica i vanjski sloj žice omotane staklenom žicom, poboljšavaju i stabiliziraju vanjski sloj emajlirane žice.
Jedan od važnih indeksa izolacionih premaza je stepen otpornosti na toplotu, prema Međunarodnom elektrotehničkom udruženju ICE-85 iz 1954. godine, motorni i električni izolacioni materijali u upotrebi standarda za ocjenjivanje termičke stabilnosti, izolacijski materijali su podijeljeni u sedam otpornih na toplinu razred.
Da bi se ispunili zahtjevi industrijske tehnologije razvoj izolacijskih materijala karakteriše izolacijski sistem koji treba biti u mogućnosti da 180-200 stepenuje na više temperature za dugotrajan rad, ali bez značajnog gubitka težine i smanjenja električne čvrstoće, te održava dobra elastičnost, vlaga, ozon, otpornost na luk i druga svojstva. Poliimidni materijali mogu biti vrlo dobri da zadovolje zahtjeve ove upotrebe, za pripremu izolacijskih premaza F klase i više otpornog na toplinu, poliimid se može koristiti kao izolacijski lak za elektromagnetnu žicu, ili kao visokotemperaturni premazi koji se koriste.