一, Introducció a la poliimida
La poliimida (PI) és una estructura molecular que conté enllaços basats en imida-de compostos polimèrics heterocíclics aromàtics, és actualment una de les millors varietats de resistència a la calor dels plàstics d'enginyeria, àmpliament utilitzada en aviació, aeroespacial, microelectrònica, nano, cristall líquid, làser i altres camps.
Recentment, tots els països inclouen la investigació, el desenvolupament i l'ús de PI al segle XXI, un dels focus del desenvolupament de nous materials químics. La poliimida, per les seves característiques destacades en rendiment i síntesi, té grans perspectives d'aplicació, ja sigui com a material estructural o com a material funcional.
La poliimida es coneix com la part superior de la piràmide de materials polimèrics, també coneguda com a "solucionador de problemes", i fins i tot alguns experts de la indústria creuen que "cap poliimida no tindrà la tecnologia microelectrònica actual".
2, classificació i aplicació de poliimida
Les poliimides es poden utilitzar en una àmplia gamma d'aplicacions a causa de les seves excel·lents propietats i es poden classificar en diversos tipus, inclosos plàstics d'enginyeria, fibres, poliimides fotosensibles, escumes, recobriments, adhesius, pel·lícules, aerogels, compostos i molt més.
Entre molts polímers, la poliimida és l'únic que té un ampli ventall d'aplicacions i mostra un rendiment excepcional en cadascun d'ells. A continuació, us explicaré els principals usos de cada varietat de poliimida.
1.Enginyeria plàstica
El plàstic d'enginyeria de poliimida té termoestables i termoplàstics, que es poden dividir en politetrametilentetracarbimida (PMMI), polieterimida (PEI), poliamida i imida (PAI), etc., tenen els seus propis usos en diferents camps.
PMMI a una temperatura de distorsió de calor de càrrega de 1,8 MPa de 360 graus, excel·lents propietats elèctriques, es pot utilitzar per a condicions especials de peces de precisió, coixinets autolubricants d'alta temperatura, segells, impulsors del ventilador, etc., també es pot utilitzar en contacte amb peces de vàlvules d'amoníac líquid, peces del sistema de subministrament de combustible del motor a reacció.
PEI té excel·lents propietats mecàniques, propietats d'aïllament elèctric, resistència a la irradiació, resistència a altes temperatures i resistència a l'abrasió, bona fluïdesa de fusió, taxa de contracció d'emmotllament del 0,5% al 0,7%, disponible per a l'emmotllament per injecció i extrusió, el postprocessament és relativament fàcil, també es pot utilitzar per a mètodes de soldadura, aparells electrònics i altres materials combinats. automòbils, equips mèdics i altres indústries s'utilitzen àmpliament.
La resistència del PAI és la més alta entre els plàstics no-reforçats actuals, la resistència a la tracció és de 190 MPa, la resistència a la flexió és de 250 MPa i la temperatura de distorsió tèrmica és de fins a 274 graus sota la càrrega d'1,8 MPa. El PAI té una bona resistència a l'ablació i l'electromagnetisme a alta temperatura i alta freqüència, i té bones propietats adhesives als metalls i altres materials, utilitzats principalment per a engranatges, coixinets i arpes de separació de fotocopiadores, etc., i també es pot utilitzar per S'utilitza principalment per a engranatges, coixinets i urpes de separació de fotocopiadores, materials magnètics, etc. d'avions.
2.Fibra de poliimida
La fibra de poliimida és una fibra important-d'alt rendiment, la seva fibra de poliimida d'alta temperatura és actualment una de les més altes de les fibres sintètiques orgàniques, es pot utilitzar a 250 ~ 350 graus. En la resistència a la llum, l'absorció d'aigua, la resistència a la calor i altres aspectes de les fibres d'aramida i sulfur de polifenilè són més superiors en comparació amb la resistència de la fibra de poliimida d'alt rendiment que l'aramida és aproximadament una vegada més gran que el rendiment mecànic actual d'una de les millors fibres sintètiques orgàniques. És una de les millors fibres sintètiques orgàniques quant a propietats mecàniques.
Amb el desenvolupament continu dels camps d'alta-tecnologia, les propietats físiques i químiques dels productes PI són cada cop més exigents. Els materials PI tradicionals en mecànica, tèrmica i òptica, elèctrica, magnètica i altres aspectes del rendiment no han pogut satisfer els camps científics i tecnològics moderns dels requisits especials del material. Les fibres PI-d'alt rendiment amb les seves propietats mecàniques superiors, estabilitat tèrmica, irradiació i altres característiques es convertiran en la propera generació de fibres d'alt rendiment-representatives.
Actualment, la indústria nacional de la fibra PI es dedica principalment a Asxc, Hipolyking, Aieplastics, Jsshino, etc. Entre ells, Hipolyking s'ha convertit en una base important per a la investigació, desenvolupament i producció de poliimida a la Xina. Jsshino, una fibra orgànica-d'alt rendiment amb drets de propietat intel·lectual completament independents, va superar l'avaluació dels assoliments científics i tecnològics el 2016 i, al mateix temps, va prendre el lideratge en completar la formulació de l'estàndard nacional de "filament de poliimida d'alta-resistencia i mòdul d'alt-" l'any 2020.
3. Poliimida fotosensible (PSPI)
La poliimida fotosensible (PSPI) és una classe de cadena de polímers tant en l'anell d'imida com en els gens fotosensibles, conjunt d'excel·lent estabilitat tèrmica, bones propietats mecàniques, propietats químiques i fotogràfiques dels materials orgànics.
PSPI en el camp de l'electrònica, principalment fotoresist i embalatge electrònic, es poden obtenir dos papers principals, en la poliimida fotosensible afegit al sensibilitzador, estabilitzador, etc. En comparació amb el fotoresist tradicional, perquè la poliimida en si té bones propietats dielèctriques, de manera que quan s'utilitza sense necessitat de cobrir el paper del medi de treball de l'agent de barrera de llum, pot escurçar molt el procés i millorar l'eficiència de producció.
La tecnologia de producció de PSPI està controlada principalment per empreses nord-americanes i japoneses, de les quals Toray és una de les empreses més reeixides del món en el mercat de productes PSPI positius, i els seus productes positius s'utilitzen en envasos de microelectrònica, encapsulació optoelectrònica i altres camps.
Restringit per l'endarreriment de la tecnologia de producció, la indústria de la poliimida de la Xina encara està per filmar i altres productes de gamma baixa-per estabilitzar, la producció de poliimida fotosensible és menor, la demanda del mercat depèn de les importacions. En el suport polític exprés de 《Made in China 2025, els camps industrials, mecànics, electrònics i altres de la Xina estan entrant en l'etapa de substitució nacional, les empreses nacionals de PSPI continuen aprofundint, algunes empreses han dominat la tecnologia de producció.
Actualment, el disseny de la PSPI R + D, la producció d'empreses locals tenen Rayitek, MINSEOA Advanced Material, Guofeng New Materials, Dragon-chen, etc., el futur del camp de la substitució domèstica de l'espai.
4.Escuma de poliimida
L'escuma de poliimida és un tipus de material de poliimida, desenvolupat per primera vegada a la dècada de 1970 pel Centre de Recerca Langley de la NASA en cooperació amb Unitika America, utilitzat al transbordador espacial, i ara s'utilitza àmpliament en avions, vaixells, trens, automòbils i altres camps. Té característiques intrínseques ignífugues, resistents a la calor-, lleugeres i respectuoses amb el medi ambient no-tòxiques, i es pot utilitzar durant molt de temps a temperatures ultra-eleves, ultra-baixes, ruixades de sal, sorolls forts, corrosió forta, radiacions fortes i altres condicions extremes de servei.
L'escuma de poliimida es pot dividir en tres categories:
Igual que la poliimida en general, els materials d'escuma amb una mida com a cadena principal, amb una temperatura de funcionament de 300 graus o més (escuma PI).
Materials d'escuma en què l'anell de mida existeix com a grup lateral (escuma PMI).
Nano-materials d'escuma obtinguts introduint segments de cadena grassa tèrmicament inestables a la poliimida i trencant-los a altes temperatures.
El material d'escuma de poliimida pertany a materials funcionals avançats, s'ha utilitzat cada cop més en aeroespacial, transport oceànic, defensa nacional i microelectrònica i altres camps d'alta-tecnologia en aïllament tèrmic, reducció de vibracions i soroll i aïllament i altres materials clau.
L'aplicació més important de l'escuma PI és l'aïllament tèrmic i el material de reducció del soroll per als vaixells. L'escuma PI com a primera opció d'aïllament tèrmic i material de reducció de soroll en nous vaixells de guerra està augmentant ràpidament.
L'escuma PMI és un nou tipus de material d'escuma d'estructura molecular alta amb el millor rendiment integral, que és un material de nucli d'escuma compost d'alt rendiment amb alta resistència específica, alt mòdul específic, alta taxa de tancament i alta resistència a la calor, i té les característiques de pes lleuger, alta resistència i resistència a alta/baixa temperatura. A més, com a material bàsic d'escuma estructural més excel·lent, l'escuma PMI s'utilitza àmpliament en pales de ventilador, pales d'helicòpters, aeroespacial i altres camps, i la seva tendència de substitució per l'escuma de PET és clara, amb un ampli espai de mercat.
L'escuma PI és resistent a la calor-, ignífuga-, no produeix gasos nocius, fàcil d'instal·lar, s'utilitza àmpliament en materials d'aïllament tèrmic i de reducció de soroll. Actualment, la Marina dels EUA ha utilitzat l'escuma PI com a material d'aïllament tèrmic i acústic per a tots els vaixells i submarins de superfície, i l'escuma SOLIMIDE produïda per INSPEC ha estat utilitzada per més de 15 països per desenvolupar el sistema d'aïllament tèrmic i acústic per a vaixells de guerra. A més, l'escuma PI també s'utilitza àmpliament en vaixells civils, com ara creuers de luxe, llanxes ràpides i vaixells de gas natural liquat.
Similar a l'escuma PI, l'aplicació de l'escuma PMI també és molt àmplia. Les aplicacions típiques de l'escuma PMI inclouen:
(1) Material de nucli d'escuma estructural: excel·lent resistència a la compressió d'alta -temperatura, de manera que s'utilitza àmpliament com a material bàsic per a pales de ventilador, aviació, aeroespacial, vaixells, equipament esportiu, equip mèdic i altres camps;
(2) Materials transparents d'ona de banda ampla-: baixa constant dielèctrica i pèrdua fan que sigui àmpliament utilitzat en radars, antenes i altres camps;
(3) materials d'aïllament tèrmic i acústic: locomotores-d'alta velocitat, pneumàtics, àudio, etc.
Des del segle XXI, el nombre d'unitats implicades en la investigació de l'escuma de poliimida a la Xina ha crescut significativament i la indústria ha aconseguit avenços tecnològics significatius. Actualment, els principals fabricants nacionals d'escuma de poliimida són Qingdao Ouc, Shkdchem i Tschina, Zgzts i AMMT. Entre ells, Ningbo Institute of Materials Tachnology ＆ Enginyeria, CAS ha construït un equip pilot de partícules de microescuma de poliimida, els productes de poliimida Qingdao Ouc i Shkdchem van passar la prova militar.
5. Poliimidacciant
L'ús de poliimida en la preparació de recobriments és una de les seves primeres aplicacions, i aquest tipus de substàncies s'utilitzen principalment com a recobriment aïllant per a filferros esmaltats en recobriments. Els recobriments aïllants de filferro esmaltat són principalment filferro rodó recobert d'immersió-, filferro pla i altres tipus de filferro de coure nu de diàmetre de filferro, filferro d'aliatge i capa exterior de filferro embolicat amb filferro de vidre, milloren i estabilitzen la capa exterior del cable esmaltat.
Un dels índexs importants dels recobriments aïllants és el grau -resistent a la calor, segons l'Associació Electrotècnica Internacional ICE-85 de 1954 i materials aïllants elèctrics en l'ús de normes de classificació d'estabilitat tèrmica, els materials aïllants es divideixen en set graus resistents a la calor.
Per satisfer els requisits de la tecnologia industrial, el desenvolupament de materials d'aïllament es caracteritza perquè el sistema d'aïllament hauria de ser capaç de 180-200 graus a temperatures més altes per a treballs a llarg termini-, però sense pèrdua de pes significativa i reducció de força elèctrica, i mantenir una bona elasticitat, humitat, ozó, resistència a l'arc i altres propietats. Els materials de poliimida poden ser molt bons per complir els requisits d'aquest ús, per preparar un recobriment d'aïllament de classe F-i superior a la calor-resistent, la poliimida es pot utilitzar com a vernís aïllant per al cable electromagnètic o com a recobriments d'alta temperatura utilitzats.