Como material de ingeniería especial, la poliimida se ha utilizado ampliamente en aviación, aeroespacial, microelectrónica, nano, cristal líquido, membrana de separación, láser y otros campos. Recientemente, todos los países incluyen la investigación, desarrollo y utilización de la poliimida como uno de los plásticos de ingeniería más prometedores del siglo XXI. La poliimida, debido a sus características sobresalientes en el rendimiento y la síntesis, ya sea como material estructural o como material funcional, sus enormes perspectivas de aplicación han sido completamente reconocidas, conocidas como el "solucionador de problemas" (solucionador de protion), y que "no hay La poliimida no tendrá la tecnología de microelectrónica actual.
Rendimiento de la poliimida
1, poliimida totalmente aromática de acuerdo con el análisis termogravimétrico, el comienzo de la temperatura de descomposición es generalmente alrededor de 500 ℃. Sintetizado por dianhídrido de bifenilo y poliimida de p-fenilendiamina, temperatura de descomposición térmica de 600 ℃, es hasta ahora una de las más altas estabilidad térmicas de los polímeros.
2, la poliimida puede soportar temperaturas extremadamente bajas, como -269 ℃ en el helio líquido no será frágil.
3, la poliimida tiene excelentes propiedades mecánicas, la resistencia a la tracción plástica sin relleno es más de 100MPa, película de poliimida de tipo homobenceno (KAPTON) durante más de 170MPa y poliimida bifenil (Upilexs) de hasta 400MPA. Como plásticos de ingeniería, la cantidad de película elástica suele ser de 3-4GPA, la fibra puede ser de hasta 200 GPA, de acuerdo con los cálculos teóricos, el dianhídrido de benceno y el p-fenilendiamina sintetizadas hasta 500GPA, en segundo lugar solo por fibra de carbono.
4, algunas variedades de poliimida insoluble en solventes orgánicos, la estabilidad de ácido diluido, las variedades generales no son muy resistentes a la hidrólisis, esto parece ser una desventaja del rendimiento de la poliimida es diferente de otros polímeros de alto rendimiento, una gran característica, es decir, es , la hidrólisis alcalina se puede utilizar para recuperar materias primas como dianhidruro y diamina, como para la película Kapton, la tasa de recuperación de hasta 80% -90%. Cambio La estructura también puede ser bastante resistente a las variedades de hidrólisis, como resistencia 120 ℃, 500 horas de ebullición.
5, El coeficiente de expansión térmica de poliimida en 2 × 10-5-3 × 10-5 ° C, de ancho en poliimida termoplástica 3 × 10-5 ° C, tipo biphenilo de hasta 10-6 ° C, variedades individuales de 10 -7 ° C.
6, la poliimida tiene una alta resistencia a la irradiación, su película en una tasa de retención de resistencia a la irradiación de electrones rápida de 5 × 109RAD del 90%.
7, la poliimida tiene buenas propiedades dieléctricas, constante dieléctrica de 3.4 más o menos, la introducción de flúor o tamaño de nanómetro de aire disperso en poliimida, la constante dieléctrica se puede reducir a aproximadamente 2.5. Pérdida dieléctrica de 10-3, resistencia dieléctrica de 100-300kV/mm, poliimida termoplástica Guangcheng para 300 kV/mm, resistencia de volumen de 1017/cm. Estas propiedades en una amplia gama de temperaturas y rango de frecuencia aún se pueden mantener a un alto nivel.
8, la poliimida es un polímero autoextinguante, baja tasa de humo.
9, poliimida en un vacío muy alto bajo muy poco desgasificación.
10, Poliimida no tóxica, se puede utilizar para fabricar cubiertas de vajillas e instrumentos médicos, y soportar miles de veces la esterilización. Hay algunas poliimidas también una muy buena biocompatibilidad, por ejemplo, en la prueba de compatibilidad de la sangre para la prueba de citotoxicidad in vitro no hemolítica para no tóxico.
Múltiples vías en síntesis:
Variedades de poliimida, formas, en la síntesis de una variedad de formas, por lo que puede elegir de acuerdo con una variedad de aplicaciones, la síntesis de esta adaptabilidad también es difícil tener otros 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 . Dianhidruro, variedades de diamina, se pueden obtener diferentes combinaciones de diferentes propiedades de la poliimida.
2, la poliimida puede ser dihidídrido y diamina en solventes polares, como DMF, DMAC, NMP o solventes mixtos / metanol en la primera policondensación de baja temperatura, para obtener ácido de poliamido soluble, película o giro, calentados a 300 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ácido deshidratado en un anillo en una poliimida; También se puede agregar al ácido poliamido del anhídrido etanoico y los catalizadores de amina terciarios para la ciclación de deshidratación química, para obtener la solución de poliimida y el polvo. Solución de poliimida y polvo. La diamina y el dianhídrido también se pueden calentar en disolventes de alto punto de ebullición, como la policondensación de solventes fenólicos, un paso para obtener poliimida. Además, la poliimida también se puede obtener mediante la reacción del éster dibásico de tetradentado y diamina; También puede transformarse en poliisoimida por el ácido poliamidoico primero y luego transformarse en poliimida. Estos métodos son convenientes para el procesamiento, el primero se denomina método PMR, puede obtener baja viscosidad, solución sólida alta, en el procesamiento de una ventana con baja viscosidad de fusión, especialmente adecuada para la fabricación de materiales compuestos; Este último aumenta la solubilidad, en el proceso de transformación no libera compuestos de bajo molecular.
3, siempre que la pureza del dianhídrido (o tetraácido) y la diamina esté calificada, independientemente del método de policondensación, es fácil obtener un peso molecular suficientemente alto, y la adición del anhidruro unitario o la amina unitaria también puede Regular fácilmente el peso molecular.
4, condensación con dianhídrido (o tetraácido) y diamina, siempre que alcance la relación molar de primera clase, el tratamiento térmico en el vacío, el peso molecular del prepolímero de peso molecular sólido se puede aumentar en gran medida, lo que puede aumentar la conveniencia del procesamiento y formación de polvo.
5, es fácil introducir grupos reactivos al final de la cadena o en la cadena para formar oligómeros reactivos, obteniendo así la poliimida termoestable.
6, utilizando el grupo carboxilo en poliimida, esterificación o saling, la introducción de grupos fotosensibles o alquilo de cadena larga para obtener polímeros anfifílicos, que pueden obtenerse fotoresistentes o usarse en la preparación de la película LB.
7, el proceso general de sintetización de la poliimida no produce sales inorgánicas, lo cual es particularmente ventajoso para la preparación de materiales aislantes.
8, como el monómero del dianhidruro y la diamina en un alto vacío es fácil de sublimar, por lo que es fácil usar el método de deposición de vapor en la pieza de trabajo, especialmente la superficie desigual del dispositivo para formar película de poliimida.
Aplicaciones de poliimida:
Como resultado de la poliimida anterior en el rendimiento y la química sintética, en los muchos polímeros, es difícil de encontrar, como la poliimida, tiene una gama tan amplia de aspectos de aplicación, y en cada uno de estos aspectos ha mostrado un rendimiento extremadamente excepcional.
1, película: la poliimida es una de las primeras mercancías, utilizadas para el aislamiento de la ranura del motor y los materiales de devanado de cables. Los productos principales son DuPont Kapton, Ube Upilex Series y Chung Yuan Apical. La película de poliimida transparente se puede usar como una placa de respaldo de células solares suaves.
2, recubrimiento: utilizado como barniz aislante para cables electromagnéticos, o como recubrimiento resistente a la temperatura alta.
3, Compuestos avanzados: utilizado en componentes aeroespaciales, de aviones y cohetes. Es uno de los materiales estructurales resistentes a la temperatura más alta. Por ejemplo, el programa de aviones de avión supersónico de los Estados Unidos de América diseñado para la velocidad de 2.4m, la temperatura de la superficie de vuelo de 177 ℃, los requisitos de la vida útil de 60,000 h, se ha informado que el 50% de los materiales estructurales han sido Identificado para la poliimida termoplástica como materiales compuestos reforzados con fibra de carbono de resina matriz, la cantidad de cada aeronave es de aproximadamente 30T.
4, Fibra: módulo de elasticidad en segundo lugar solo a la fibra de carbono, como medios de alta temperatura y materiales de filtrado de materiales radiactivos y tela a prueba de balas.
5, espuma: utilizado como materiales de aislamiento de alta temperatura.
6, Ingeniería de plásticos: termoestable y termoplástico, el termoplástico se puede moldear o moldeo por inyección o moldeo de transferencia. Se utiliza principalmente para auto-lubricación, sellado, aislamiento y materiales estructurales.
7, Adhesivo: utilizado como adhesivo estructural de alta temperatura. Se ha producido el adhesivo de poliimida Guangcheng como material para macetas de alto aislamiento para componentes electrónicos.
8, Membrana de separación: se usa para una variedad de pares de gas, como hidrógeno/nitrógeno, nitrógeno/oxígeno, dióxido de carbono/nitrógeno o metano, etc., del aire de la materia prima de hidrocarburos y los alcoholes para eliminar el agua. También se puede utilizar como membrana de evaporación de permeación y membrana de ultrafiltración. Debido al calor de la poliimida y la resistencia al solvente orgánico, en la separación de gases y líquidos orgánicos es de particular importancia.
9, fotorresistentes: hay gel negativo y positivo, la resolución puede alcanzar el nivel submicrrón. Con pigmentos o tintes se pueden usar para la película de filtro de color, puede simplificar en gran medida los procedimientos de procesamiento.
10, en dispositivos microelectrónicos: utilizado como una capa dieléctrica para el aislamiento entre capas, ya que una capa de tampón puede reducir el estrés, mejorar el rendimiento. Como una capa protectora, puede reducir el impacto del entorno en el dispositivo, pero también el blindaje de partículas A, para reducir o eliminar el error suave del dispositivo (SOFTERROR).
11, Pantalla de cristal líquido con la orientación del agente de alineación: poliimida en TN-LCD, SHN-LCD, TFT-CD y el futuro de la visualización de cristales líquidos ferroeléctricos de los materiales del agente de orientación ocupan una posición muy importante.
12, Materiales ópticos eléctricos: utilizados como materiales de guía de onda pasivos o activos, materiales de interruptor óptico, etc., la poliimida que contiene flúor en el rango de longitudes de onda de comunicación para la poliimida transparente como una matriz cromófora puede mejorar la estabilidad del material.
Perspectiva:
La poliimida como materiales polímeros muy prometedores se ha reconocido completamente, en los materiales aislantes y las aplicaciones de materiales estructurales se están expandiendo. En los materiales funcionales está surgiendo, y su potencial aún se está explorando. Sin embargo, después de 40 años de desarrollo, aún no se ha convertido en una variedad mayor, la razón principal es que, en comparación con otros polímeros, el costo sigue siendo demasiado alto. Por lo tanto, una de las principales direcciones de la investigación futura de poliimida debería estar en los métodos de síntesis y polimerización de monómeros para encontrar formas de reducir los costos.
1, Síntesis de monómero: el monómero de poliimida es dos anhídrido (ácido tetra) y diamina. El método de síntesis de diamina es más maduro, muchas diaminas tienen suministro comercial. El dianhidruro es un monómero más especial, además de ser utilizado como agente de curado para resinas epoxi se usan principalmente en la síntesis de poliimida. El dianhídrido de ácido tetracarboxílico de benceno y el anhídrido trimélito se pueden extraer de productos de refinería de petróleo, aceites aromáticos pesados de tetrametilbenceno y trimetilbenceno con oxidación en fase gaseosa y fase líquida en un paso. Otros dianhídridos importantes, como dianhidruro de difenil cetona, dianhidruro de bifenilo, dianhidruro de difenil éter y hexafluorodianhidruro han sido sintetizados por varios métodos, pero el costo es muy costoso, por ejemplo, hexafluorodianhidruro alcanza la carcasa de miles de dolares por kilograma. Instituto Changchun de Química Aplicada de la Academia de Ciencias de China desarrollada por el o-xileno clorinado, oxidado y luego separado por isomerización se pueden obtener del anhídrido 4-cloroftálico de alta pureza y el anhídrido 3-cloroftálico, los dos compuestos se pueden sintetizar de Una serie de dianhidruro como materia prima, y su potencial para reducir el costo de una gran síntesis es una ruta valiosa.
2, Proceso de polimerización: el uso actual de un proceso de policondensación de dos pasos y de un solo paso está utilizando altos solventes de punto de ebullición, los solventes polares no protónicos son más costosos, pero también difíciles de deshacerse, y finalmente deben procesarse a alto temperaturas. El método PMR utiliza solventes de alcohol baratos. La poliimida termoplástica también puede usar dianhidruro y diamina directamente en la granulación de polimerización del extrusor, ya no necesita solventes, puede mejorar en gran medida la eficiencia. El anhídrido ftálico clorado sin dianhídrido, directamente y diamina, bisfenol, sulfuro de sodio o polimerización de monosulfuros para obtener poliimida es la ruta sintética más económica.
3, Procesamiento: la aplicación de poliimida es tan amplia, ya que el procesamiento también es una variedad de requisitos, como la alta uniformidad de la película, el hilado, la precipitación de fase gaseosa, la litografía submicrónica, la profundidad del grabado de la pared recta, el área grande , moldura de gran volumen, implantación de iones, mecanizado de precisión láser, tecnología de nanohridación, etc. para que la aplicación de poliimida abra un mundo amplio.
Con la mejora adicional de la tecnología de procesamiento sintético y la reducción de costos, mientras que tiene propiedades mecánicas superiores, propiedades de aislamiento eléctrico, la poliimida termoplástica sin duda mostrará su papel más destacado en el campo futuro de los materiales. Y poliimida termoplástica y su buena procesabilidad y más favorable.
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